Doctorado en Bioingeniería

GENÉTICA

La actividad del grupo se centra actualmente en cuatro líneas de investigación, relacionadas con la Biología del desarrollo, la Genética y la Genómica.

• El objetivo de la primera de ellas, iniciada en 1992, es la identificación y estudio de los genes que controlan el desarrollo de las hojas de las plantas. Financiación por el Ministerio de Educación y Ciencia: PB91-0749, APC95-0191, PB95-0685, PB98-1389, BMC2002-02840, BFU2005-01031,  BIO2008-04075 y BFU2011-22825; Comisión Europea: RTN2-2001-00375 [DAGOLIGN] y LSHG-CT-2006-037704 [AGRON-OMICS].
• La segunda se inició en el año 2002 y persigue el desarrollo de herramientas para el análisis genético y genómico de las plantas. MEC: GEN2001-4890-C07-07 [GEFA], BIO2006-26132-E y CSD2007-00057 [TRANSPLANTA]; Generalitat Valenciana: PROMETEO/2009/112.
• En la tercera, puesta en marcha a finales de 2003, se intenta contribuir a la comprensión del papel regulador de los microARN en eldesarrollo vegetal. MEC: BMC2003-09763,BIO2007-67920 y BIO2008-01900.
• La cuarta, que se inició en 2012, tiene como objetivo identificar los mecanismos moleculares que regulan la formación de raíces adventicias. Comisión Europea: FP7-KBBE-2011-289365 [ROOTOPOWER]; MICINN: AGL2012-33610; y CDTI: CIIP-20121003 [CARNOMICS]

BIOMATERIALES

Los biomateriales son ampliamente utilizados en la actualidad en todas las especialidades clínicas y agrupan a todas las clases y subclases de materiales, es decir, metales, polímeros, cerámicas y materiales compuestos, entre otros. Ocupan un lugar importante en la economía moderna y en la sociedad debido a una creciente demanda. La razón principal de esto es el aumento de la esperanza de vida y la morbilidad de los traumatismos causados por accidentes de tráfico, el deporte y los conflictos armados. Estos traumas, en general, perjudican seriamente a órganos vivos que deben ser sustituidos total o parcialmente con materiales que mantengan sus propiedades funcionales o estructurales.A pesar del gran número de desarrollos realizados en el campo de la ciencia y tecnología de los biomateriales en los últimos años, en la actualidad, no hay ningún biomaterial capaz de reproducir totalmente las características y funciones del órgano o el tejido original que remplaza.Este grupo persigue un propósito de gran incidencia social como es la mejora de la salud y de la calidad de vida de la población a través del diseño y obtención de nuevos biomateriales. Para ello dentro de la línea de investigación en Bioingeniería su labor se centra en:

• Estudio y determinación de Diagramas de Equilibrio de Fases en sistemas de óxidos.
• Diseño de microestructuras eutécticas y eutectoides
• Diseño de Biomateriales cerámicos.
• Estudios de reactividad y/o bioactividad de materiales cerámicos en suero fisiológico artificial y en saliva humana parotidea. Determinación de los mecanismos de reacción
• Estudio y caracterización de microestructuras cerámicas mediante microscopía electrónica de barrido con microanálisis por dispersión de energías y por longitud de onda (MEB-EDS y WDS).
• Estudios cristalográficos y de interfases material implantado – tejido mediante microscopía electrónica de transmisión (MET &  HRMET – EDS)
• Estudios de biodegradabilidad

 FISIOLOGÍA Y TERAPIA CELULAR

Estudiamos los mecanismos y vías de transducción de señales que regulan la secreción y la función de las células alfa, beta y delta del páncreas endocrino, así como las condiciones que llevan a su mal funcionamiento o comprometen su supervivencia y que están asociadas con la diabetes y la obesidad.

Estamos interesados en entender el papel que los receptores de estrógenos ERa, ERß y GPER1 tienen en la fisiología del islote de Langerhans, principalmente en la biosíntesis y liberación de insulina. Estamos también interesados en el papel que los disruptores endocrinos, especialmente el bisfenol A, tienen en la etiología de la diabetes. Igualmente, analizamos cómo la exposición a los disruptores endocrinos en distintos momentos de la vida afecta la sensibilidad a la insulina y la función del páncreas endocrino, esencialmente en el embarazo y su efecto en la progenie.Además, nuestros intereses también se centran en el desarrollo de estrategias terapéuticas y preventivas que pueden implementarse a través de la Nutrición y la Actividad Física, con especial énfasis en obesidad y diabetes.

De la misma manera, estamos interesados en los mecanismos moleculares y celulares que actúan en el control de dicha patologías estudiando en paralelo modelos celulares y animales a partir de los datos obtenidos en humanos.Las metodologías empleadas se basan en técnicas de imagen como la microscopía de fluorescencia y confocal, electrofisiología así como técnicas técnicas bioquímicas, de biología celular y de biología molecular.

DESARROLLO DE ENSAYOS CELULARES DE EMBRIOTOXICIDAD Y TOXICIDAD AL DESARROLLO

Este equipo de trabajo está formado por miembros de la Unidad de Toxicología y Seguridad Química y de Bioquímica y Terapia Celular de nuestro Instituto que ya habían colaborado con anterioridad (ver aportaciones número 16 y 17 de la lista) en alcanzar objetivos similares a los que ahora se persiguen.Así, se utilizará la experiencia de Juan Antonio Reig en la caracterización y estudio de los procesos de diferenciación de células madre embrionarias y adultas con la experiencia de Eugenio Vilanova y Miguel Ángel Sogorb en Toxicología, especialmente Toxicología  in vitro, para desarrollar métodos celulares de ensayo de embriotoxicidad, toxicidad al desarrollo y toxicidad al neurodesarrollo.El hecho de que las células madre se diferencien in vitro mimetizando los procesos que ocurren in vivo durante el desarrollo embrionario convierte a estos cultivos en modelos muy interesantes para aplicaciones de Bioingeniería en el desarrollo de métodos de evaluación de toxicidad al embrión en las diferentes etapas de su desarrollo.La diferenciación celular es un proceso biológico muy complejo donde a partir de una célula madre indiferenciada pluriopotencial es posible generar células de todos los linajes presentes en un organismo totalmente desarrollado. Esto es posible cuando todos los factores implicados en el proceso pueden actuar en el momento y con la intensidad necesaria, de modo que cualquier alteración de estos factores, por ejemplo a través de la interacción con compuestos químicos, altera el proceso de desarrollo. Por lo tanto, el estudio de cómo la exposición a compuestos químicos altera la diferenciación in vitro de células madre es un sistema para caracterizar la potencial embriotoxicidad o toxicidad al desarrollo del compuesto evaluado.No obstante, para que el método que se emplee sea consistente es necesario caracterizar los procesos de diferenciación, caracterizando parámetros fisiológicos directamente relacionados con la  diferenciación, y no con otros parámetros fisiológicos vitales para la supervivencia de la célula pero no para la diferenciación per se. El equipo dedicará parte de su trabajo a determinar mediante diferentes aproximaciones (genómicas, proteómicas, histológicas, etc.) qué parámetros son los más apropiados para determinar la embriotoxicidad de compuestos químicos comparando como dichos parámetros se alteran en cultivos en diferenciación expuestos a compuestos modelo de embriotoxicidad in vivo conocida en relación a cultivos control no expuestos a compuestos embriotóxicos.Los ensayos celulares de embriotoxicidad y toxicidad al desarrollo tienen un enorme interés ya que las alternativas, lo ensayos in vivo, son largos, económicamente muy costosos e implican la utilización de un alto número de animales de experimentación, con las consiguientes connotaciones bioéticas.

 NANOMATERIALES E INGENIERÍA BIOMÉDICA

Los objetivos de este equipo se centran por un lado en la síntesis de diferentes compuestos electroactivos con aplicaciones nano- y biotecnológicas. En concreto, se sintetizan compuestos para su incorporación en células fotovoltaicas orgánicas, diodos emisores de luz, fotosensibilizadores en terapia fotodinámica contra el cáncer, biomarcadores para el estudio de procesos biológicos y con aplicación en medicina de diagnóstico.Por otro lado, también son objetivos de investigación de este Equipo los siguientes puntos:

• Neuroprótesis y rehabilitación visual
• Neurorehabilitación
• Robótica e imagen médica
• Control sensorial y tecnología asistencial
• Regeneración y reparación en el sistema nervioso
• Cirugía asistida por ordenador
• Teleoperación y neurorobótica
• Electrónica biomédica