Dr. Diego Herráez Aguilar  [email protected]

• Dr. Ramiro Perezzan Rodríguez
• Dra. Sandra Montalvo Quirós
• Carlos del Pozo Rojas (Ingeniero Industrial y estudiante del Grado en Farmacia) 

El grupo mantiene colaboraciones estables con los siguientes grupos de investigación:

[1] BIOPHYS-Hub. Departamento de Química Física, Facultad de Ciencias Químicas. Universidad Complutense de Madrid y Unidad de Biofísica Traslacional, Instituto de Investigaciones Biomédicas del Hospital 12 octubre, Madrid (IP: Dr. Francisco Monroy). 

 [2] Grupo de Neurorrehabilitación y Daño Cerebral. Instituto Investigaciones Biosanitarias. Universidad Francisco de Vitoria. (IP: Juan Pablo Romero). 

 [3] Grupo de Botánica y Farmacognosia Aplicada. Instituto de Investigaciones Biosanitarias, Universidad Francisco de Vitoria. (IP: Lourdes Rufo)  

 [4] Unidad de Terapia Celular y Terapia Génica, Hospital Niño Jesús de Madrid. (IP: Dr. Manuel Ramírez) 

 [5] Grupo de Enfermedad, Infección y Tolerancia, Facultad de Veterinaria, Universidad Complutense de Madrid. (IP: José M Bautista) 

• ⋅ Biofísica computacional: Análisis computacional de sistemas biológicos y simulación estocástica. 
• ⋅ Biofísica experimental y mecánica celular. Microreología, morfología celular y espectroscopía flickering.  
• ⋅ Microscopía Computacional: desarrollo de algoritmos para el análisis avanzado de imágenes de microscopía. 
• ⋅ Desarrollo de algoritmos de análisis avanzados de biodatos.  

• ⋅ Desarrollo de marcadores basados en estimadores de entropía. 
• ⋅ Modelizado e impresión 3D de biomoléculas 
• ⋅ Diseño y caracterización de nanomateriales para la aplicación en biomedicina.  
• ⋅ Estudios celulares: metabolismo, ciclo celular, viabilidad celular, modificaciones morfológicas. 

Desde sus inicios, el grupo de Biofísica Computacional ha dedicado sus esfuerzos al desarrollo y validación (experimental) de algoritmos para el análisis detallado de biodatos, presentando especial atención a la extracción de propiedades físicas de los sistemas analizados. Los algoritmos construidos cubren un amplio espectro de finalidades: análisis de series temporales, cómputo de entropías, estadística avanzada, sistemas de clasificación, análisis de clusters, procesamiento de imagen, fenotipado celular, recuento celular, cuantificación de fluorescencia, dinámica de movimientos intracelulares, microscopía termodinámica, etc. Estas técnicas están siendo actualmente utilizadas para el análisis microreológico de medios intracelulares, descripción de la mecánica y termodinámica celular, así como en la determinación del efecto de la inyección de energía sobre interfases (membranas).  

Un ejemplo de ello ha sido el desarrollo de biomarcadores para leucemia linfoblástica aguda infantil, basados en propiedades biomecánicas de los núcleos celulares. La idea de utilizar propiedades físicas de los medios intracelulares como estimador del estatus metabólico celular fue publicada en la revista Scientific Reports. Además, el grupo ha recibido en 2022 financiación del Ministerio de Ciencia e Innovación para la puesta a punto de esta y otras técnicas asociadas en estudios a mayor escala.  

Una segunda línea de investigación paralela es el estudio del efecto de la inyección de energía sobre medios intracelulares, prestando especial atención sobre las membranas e interfases. La inyección de energía, que se produce habitualmente como una consecuencia directa del metabolismo, induce cambios generalizados en las propiedades mecánicas de los medios en los cuales se desarrolla la vida; cambios que van desde el ordenamiento del sistema, hasta la reducción de la disipación viscosa, pasando por el reblandecimiento de los medios o la aparición de mecanismos de transferencia de materia y energía (transporte de materia, fenómenos convectivos, producción de entropía, etc). Sin embargo, una de las principales consecuencias que sobre el sistema tiene la inyección de energía es la mejora de la eficacia de los procesos termodinámicos. Es decir, la energía reduce la aleatoriedad del sistema permitiendo la existencia de relojes biológicos.  

Todas estas derivadas están actualmente siendo consideradas en el estudio de las propiedades mecánicas de los eritrocitos, profundizando en la influencia que los moduladores energéticos ejercen sobre sus propiedades.  

Po último, desde el año 2019, el grupo se ha embarcado en la estimación de la producción de entropía cerebral, mediante el análisis de señales de electroencefalografía. Esta línea de investigación, que está siendo desarrollada en colaboración con el grupo de Neuromodulación y Neurorrehabilitación (UFV), pretende desarrollar biomarcadores evolutivos para distintas enfermedades neurodegenerativas. Para ello están siendo utilizados técnicas computacionales y análisis basados en teoría de la información y mecánica estadística.  

Proyectos con financiación propia. 

[1] Celómica integrativa para la medicina de precisión en Leucemia: Una acción eHealth coordinada para la biodigitalización del cáncer (LEUKODOMICS). IP: Diego Herráez-Aguilar. Entidad Financiadora: Ministerio de Ciencia e Innovación. (2022-2024) 

[2] Dinámica fuera del equilibrio de los medios intracelulares. IP: Diego Herráez-Aguilar. Entidad Financiadora: Universidad Francisco de Vitoria (2022-2023) 

Proyectos participados como Investigadores Colaboradores 

[1] Termodinámica de la célula: un encuentro de la biología con el Principio de Acción. Universidad Complutense de Madrid. IP: Francisco Monroy Muñoz. Entidad Financiadora: Ministerio de Ciencia e Innovación. (2020-2023) 

[2] Proyecto SYNERGY CAM 2018 NUCLEUX MADRID Y2018/BIO 5207. Unviersidad Complutense de Madrid. IP: Francisco Monroy Muñoz. Entidad Financiadora: Comunidad de Madrid.  (2019-2021) 

MEDIOS DE COMUNICACIÓN Y DIVULGACIÓN  

Instagram: @biocomplab_ 

Twitter: @BioCompLab_ 

[1] Erythroid SLC7A5/SLC3A2 amino acid carrier controls red blood cell size and maturation. A. Bouthelier, L. Fernández-Arroyo, D. Herráez-Aguilar, F. Monroy, J. Aragonés et al. iScience, 2022, 26, 105739

[2] Lipid nanoparticles for antisense oligonucleotide gene interference into brain border-associated macrophages. M Calero, L H Moleiro, A Sayd, D Herráez-Aguilar, T Hellweg, L Sánchez, A Bortolozzi, B García-Bueno, F Monroy. Frontiers in Molecular Biosciences, 2022, 9, 887678

[3] Moulding hydrodynamic 2D-crystals upon parametric Faraday waves in shear-functionalized water surfaces. Mikheil Kharbedia, Niccolò Caselli, Diego Herráez-Aguilar, Horacio López-Menéndez, Eduardo Enciso, José A. Santiago and Francisco Monroy. Nature Communications, 12, 1130, 2021  

[4] Time series analysis applied to EEG shows increased global connectivity during motor activation detected in PD patients compared to controls. R. Perezzan, A. Maitín, D. Herráez-Aguilar, J.I. Serrano, M. Dolores Castillo, A. Arroyo, J. Andreo, J.P Romero Muñoz. Appl. Sci. 11, 15, 2021  

[5] Mesoporous silica nanoparticles containing silver as novel antimycobacterial agents against Mycobacterium tuberculosis. Sandra Montalvo-Quiros; Sergio Gómez-Graña; María Vallet-Regí; Rafael C. Prados-Rosales; Blanca González; Jose L. Luque-Garcia.  Colloids and Surfaces B: Biointerfaces,197, 111405, 2021 

[6] Multiple particle tracking analysis in isolated nuclei reveals the mechanical phenotype of leukemia cells. D. Herráez-Aguilar, E. Madrazo, H. Lopéz-Menendez, F. Monroy, J. Redondo-Munoz. Scientific Reports, 10, 6707, 2020 

[7] Mesoporous Silica Nanoparticles as a Potential Platform for Vaccine Development against Tuberculosis.Pharmaceutics . Sandra Montalvo-Quiros; María Vallet-Regí; Ainhoa Palacios; Juan Anguita; Rafael C. Prados-Rosales; Blanca González; Jose L. Luque-Garcia.,1, 1. Multidisciplinary Digital Publishing Institute  

[8] Influence of spatial filtering on EEG signal stichasticity measurements in Parkinson’s Disease. D Herraez-Aguilar, A Maitin, R Perezzan, D Del Castillo, I Serrano, E Rodriguez, E Rocon, A Arroyo, J Andreo, J Romero. Movement Disorders, 34 S360-361, 2019 

[9] Cancer cell targeting and therapeutic delivery of silver nanoparticles by transferrin decorated mesoporous silica nanocarriers: insights into the action mechanisms by quantitative proteomics. Sandra Montalvo-Quiros; Guillermo Aragoneses-Cazorla; Laura Garcia-Alcalde; María Vallet-Regí; Blanca González; Jose L. Luque-Garcia.  Nanoscale,11, 4531, 2019 

[10] Combination of bioanalytical approaches and quantitative proteomics for the elucidation of the toxicity mechanisms associated to TiO2 nanoparticles exposure in human keratinocytes. Sandra Montalvo-Quiros; Jose L. Luque-Garcia.  Food and Chemical Toxicology, 127, 197, 2019.   

[11] Experimental and theoretical studies of the Xe–OH (A/X) quenching system. j Kłos, G McCrudden, M Brouard, T Perkins, SA Seamons, D. Herráez-Aguilra, F. J. Aoiz. The Journal of Chemical Physics, 149, 184301, 2018.  

[12] Development of a thiourea derivative polymer combined to a Direct Mercury Analyser for screening and pre-concentration of mercury species. Sonia Zarco Fernández; Sandra Montalvo Quirós; María Jose Mancheño; Carmen Cámara; Riansares Muñoz Olivas. Talanta. 162, 612, 2017 BH 9-8*7/*/+

[13] Quantum interference between H + D2 quasiclassical reaction mechanisms. PG Jambrina, D Herráez-Aguilar, FJ Aoiz, M Sneha, J Jankunas, RN Zare. Nature Chemistry, 7, 661, 2015.