El objetivo general del proyecto de investigación es la descripción de la dinámica y las propiedades físicoquímicas de los sistemas físico-biológicos pequeños bajo el enfoque de la mecánica estadística y la termodinámica de no equilibrio mesoscópica. _x000D_ _x000D_ Se estudiarán tres problemas generales relacionados con biomateriales y fluidos complejos. El primer problema general es el estudio de sistemas confinados. Uno de los problemas a estudiar es la dinámica de formación de patrones y las transiciones de fase en cristales líquidos confinados a partir de teorías mesoscópicas de campo medio. El segundo aspecto a estudiar son los sistemas de biomoléculas, en particular, la dinámica de motores moleculares compuestos por proteínas. Se estudiarán tanto el transporte de organelos, vesículas y diversas macromoléculas por medio de motores tipo cinesina, miosina y dineína. Otro aspecto relevante es el estudio de proteínas motoras que facilitan las cadenas de protonación activa en las mitocondrias. El tercer aspecto son las propiedades microreológicas de fluidos complejos, donde la difusión de nanopartículas confinadas es de interés.

Son tres las contribuciones del proyecto:_x000D_ _x000D_ a) El estudio detallado del acoplamiento de la distribución espacio-temporal de calcio, inducida por diferentes protocolos de estimulación celular (eléctricos y químicos) y su acoplamiento con la dinámica bioquímica de motores de cinesina. En particular se propondrán modelos bioquímicos que describan la cinética autocatalítica asociada al movimiento de los motores y pueda también modelarse con detalle el proceso de secreción o absorción de sustancias, dividiéndolo en 3 partes: Arrastre por cinesinas, arrastre por miosinas y fusión. La idea es reconstruir el paisaje bioenergético de estos procesos. Estos procesos conllevan la dinámica de nucleación que es de fundamental importancia para el desarrollo de la etapa incial de las enzimas que fomentan el transporte._x000D_ _x000D_ b) Modelación de formación de patrones y transiciones de fase en sistemas de partículas con simetría axial, cristales líquidos, soluciones de polímeros tipo rodillo. Se estudiará el efecto del confinamiento en estas transiciones y su acoplamiento con gradientes de temperatura y densidad. En particular, se tratará de aplicar este estudio al diseño de biosensores basados en gotas de cristales líquidos. Se estudiará también la existencia de estados oscilatorios de no equilibrio producidos por restricciones estructurales en sistemas pequeños como proteínas o nanocúmulos atómicos._x000D_ _x000D_ c) Estudio de la difusión confinada de partículas en fluidos complejos. Esta contribución anterior converge y complementa los estudios realizados sobre las implicaciones de la existencia de estados de cuasi-equilibrio en sistemas finitos ya que conlleva procesos de relajación lenta. En particular, estudiaremos la microreología de geles y en sistemas en polimerización. _x000D_ _x000D_ En resumen, a contribución del proyecto es la generación de conocimiento original en ciencia interdisciplinaria que involucra la física, la química, la biología y la ciencia de materiales. Como estos trabajos se realizaran por estudiantes de posgrado y licenciatura, otra contribución del proyecto es la formación de recursos humanos en ciencia interdisciplinaria.