El objetivo central del proyecto de investigación es la descripción de la dinámica y las propiedades físicas de los sistemas físico-biológicos pequeños. La importancia de estudiar estos sstemas en la investigación actual se debe a su potencial aplicación en diversos campos de la actividad humana que van desde la medicina hasta los procesos industriales. En ambos casos, y en todo el espectro intermedio de aplicaciones, el uso de aparatos y sistemas miniaturizados de medición e interferencia es cada vez más frecuente debido a su modesto gasto energético y a que permiten realizar tareas con un mínimo de efectos secundarios sobre el sistema debido a la invasión. Para que las aplicaciones de estos sistemas sean exitosas, el conocimiento de sus propiedades de equilibrio y de las dinámicas que pueden desarrollar bajo diversas condiciones de no equilibrio es un aspecto de central importancia. La descripción de estos sistemas se realiza bajo las perspectivas de la mecánica estadística y la termodinámica de no equilibrio. La metodología específica a seguir da continuidad a la línea de investigación que hemos desarrollado a lo largo de los últimos dos años con diversos colaboradores [1-5]. Haremos uso extensivo de la teoría de difusión en medios visco-elásticos fundamentada en la termodinámica de procesos irreversibles y mesoscópica de no equilibrio, y de la teoría de los procesos estocásticos [6-8]. Algunos problemas específicos a estudiar son, por ejemplo, el transporte de masa por difusión en el medio intracelular, la formación de vesículas y las fluctuaciones en membranas y biopelículas. Relacionados con estos temas, aunque pueden constituir una disciplina aparte, también estudiaremos las propiedades reológicas y microreológicas de suspensiones de partículas Brownianas y no Brownianas. Otro aspecto de interés en los sistemas pequeños de nuestro interés son las implicaciones que tienen las constricciones impuestas sobre los sistemas, ya sean externas o internas. En el caso de las constricciones internas, se considerará que estas son auto-generadas por las interacciones de largo alcance en cada sistema. Las implicaciones estarán relacionadas con los estados estacionarios a los que los sistemas pueden llegar tras los procesos naturales de relajación. En particular, se analizarán las implicaciones sobre la existencia de estados de cuasi-equilibrio en estos sistemas.

El proyecto pretende enriquecer el conocimiento de las propiedades dinámicas y físicas de sistemas fisico-biológicos pequeños debido a su importancia en la investigación actual y a su potencial aplicación en diversos campos de la actividad humana que van desde la medicina hasta los procesos industriales. En ambos casos y en todo el espectro intermedio de aplicaciones, el conocimiento de las propiedades de equilibrio y de las dinámicas que estos sistemas pueden manifestar bajo diversas condiciones de no equilibrio es un aspecto de central importancia. En particular se desarrollarán nuevos métodos de análisis y modelaje de procesos biológicos como los procesos de secreción que son de gran importancia para el metabolismo celular, o bien para la formación de vesículas en diversas condiciones físicas. Para dar cuenta de esto es necesario tener en cuenta la conexión con otros subprocesos que involucran fenómenos reológicos, microreológicos y de difusión. También incideremos en el desarrollo de un formalismo teórico que permita describir sistemas en estados cuasiestacionarios de no-equilibrio. Esos estados son de fundamental importancia en el estudio de sistemas metaestables y en la formulación de los llamados teoremas de fluctuación. Para llevar a cabo estos objetivos se realizará un honda labor de preparación de los estudiantes involucrados en estas investigaciones.