Dr. Rafael Vazquez Duhalt
Jefe del departamento
Objetivos
Estudiar la combinación de las propiedades de los sistemas biológicos y de los materiales a escala nanométrica para convertir y transportar la energía, sintetizar compuestos orgánicos específicos, sintetizar macromoléculas, almacenar información, reconocer, detectar, señalizar, mover, autoensamblar y reproducir. Generar conocimiento, tecnología y recursos humanos en los campos de conocimiento de nanobiocatálisis, nanomedicina, biomateriales nanoestructurados y fábricas celulares.
Tambien se realizan cálculos de primeros principios de la estructura electrónica de materiales.
Líneas de Investigación
Las investigaciones que se desarrollan dentro del Departamento de Bionanotecnología involucran tres áreas importantes de investigación y desarrollo tecnológico: Estas son las áreas de Salud, Medio Ambiente y Energía. Las líneas de investigación y los proyectos relacionados se describen a continuación:
- Diseño de biocatalizadores basados en enzimas inmovilizadas en materiales nanoestructurados.
Proyectos:
– Diseño de nanorreactores basados en lacasa inmovilizada en silica mesoporosa.
– Estabilización de peroxidasas inmovilizadas en materiales mesoporosos semiconductores.
– Diseño de nanopartículas funcionalizadas con actividad citocromo P450 inmunológicamente inertes.
– Diseño de nanopartículas biocatalíticas de quitosano para fines ambientales.
– Estabilización de cápsides para su uso como nanorreactores.
- Uso de cápsides virales y cajas proteicas como vectores para el envío de enzimas, genes, nanopartículas y fármacos.
Proyectos:
– Encapsulación de la asparaginasa en partículas tipo virus como alternativa terapéutica contra la leucemia linfocítica aguda.
– Autoensamblamiento de moléculas biológicas y nanopartículas en interfaces.
– Encapsulación de ARNs interferentes en cápsides del virus de plantas.
– Diseño y caracterización de partículas tipo virus biocatalíticas.
– Partículas tipo virtus con actividad antimicrobiana.
– Estudio del autoensamblamiento de virus Fitopatógenos.
- Nanoestructuras de secreción tipo tres bacterianas y su potencial uso para la entrega de proteínas de interés terapéutico a células eucariotas.
Proyectos:
– Secreción y entrega de citocromo P450 mediante el sistema de secreción tipo tres de EPEC a células de cáncer de colon.
- Nanotoxicidad, estudio de la toxicidad de nanomateriales sobre organismos y ecosistemas.
Proyectos:
– Evaluación del efecto tóxico de las nanopartículas sobre los microorganismos.
– Estudio del estrés oxidativo provocado por las nanopartículas en diferentes organismos.
– Nanomateriales con actividad microbicida.
- Diseño molecular de celdas de combustible enzimáticas y nanobioelectroquímica.
Proyectos:
– Diseño de una celda de combustible enzimática con orientación molecular.
Personal Académico
Investigadores:
Dr. Rafael Vázquez Duhalt (Investigador Titular C)
Dr. Alejandro Huerta Saquero (Investigador Titular A)
Dr. Rubén Darío Cadena Nava (Investigador Asociado C)
Dra. Ana G. Rodríguez Hernández (Cátedra Conacyt)
Técnicos académicos:
Dra. Katrin Quester (Técnico Académico C)
Posdoctorado:
Dr. Javier Pérez Robles (Posdoctorante)
Dra. Rina Koyani (Posdoctorante)
Dra. Kanchan Chauhan (Posdoctorante)
Productividad
2017
Roberto Vazquez-Muñoz, Belen Borrego, Karla Juárez-Moreno, Maritza García-García, Josué D. Mota Morales, Nina Bogdanchikova, Alejandro Huerta-Saquero*. (2017). Toxicity of silver nanoparticles in biological systems: Does the complexity of biological systems matter? Toxicology Letters 276: 11-20.
2016
Katrin Quester, Karla Juarez-Moreno, Yvonne Roseinstein, Karla P. Alejo, Alejandro Huerta-Saquero, and Rafael Vazquez-Duhalt. (2016). Cytochrome P450 bioconjugate as a nanovehicle for improved chemotherapy treatment. Macromolecular Bioscience. DOI: 10.1002/mabi.201600374.
Quester K., Avalos-Borja M. and Castro-Longoria E. (2016) Controllable biosynthesis of small silver nanoparticles using fungal extract. J. Biomater. Nanobiotechnol. 7: 118-125-
Torres-Salgado J.F., Comas-García M., Villagrana-Escareño M.V., Duran-Meza A.L., Ruiz-García J. and Cadena-Nava R.D. (2016) Physicochemical study of viral nanoparticles at the air/water interfase. J. Phys. Chem. B. 120: 5864–5873.
Bogdanchikova N., Martynyuk O., Vazquez-Gomez R.L., Ruiz F., Huerta-Saquero A., Zepeda T.A., Pestryakov A. and Mota-Morales J.D. (2016) Sophisticated and spontaneous template-free organization of silica nanoparticles during storage. Nano: Brief Reports and Reviews. 11:1 650037-1-10.
Bogdanchikova N., Pena Jasso A., Aguilar Uzcanga G., Vázquez Muñoz R., Picos Díaz P.L, Pestryakov A., Burmistrov V., Martynyuk O., Luna Vázquez Gómez R., Almanza H., Huerta-Saquero A. (2016) Silver nanoparticles composition for treatment of distemper in dogs. International J. Nanotechnol. 13: 227-237.
Almada M., Ruiz E.D., Ibarra-Hurtado J., Hassan N., Kogan M.J. Cadena-Nava R.D., Valdes M.A. and Juarez J. (2016) Growth kinetics of gold nanorods synthetized by a seed-mediated method under pH acidic conditions. J. Nanosci. Nanotechnol. 16: 7707-7714.
Jaime-Acuña O.E., Meza-Villezcas A., Vasquez-Peña M., Raymond-Herrera O., Villavicencio-García H., Petranovskii V., Vazquez-Duhalt R. and Huerta-Saquero A. (2016) Synthesis and complete antimicrobial characterization of CEOBACTER, an Ag-based nanocomposite. PlosOne 11 (11) e0166205.
Sahare P., Ayala M., Vazquez-Duhalt R., Pal U., Loni A., Canham L.T., Osorio I. and Agarwal V. (2016) Enhancement of peroxidase stability against oxidative self-inactivation by co-immobilization with a redox-active protein in mesoporous silicon and silica microparticles. Nanoscale Res. Lett. 11: 417.
Koyani R. and Vazquez-Duhalt R. (2016) Laccase encapsulation in chitosan nanoparticles enhances the protein stability against microbial degradation. Environ. Sci. Pollut. Res. 23: 18850-18857.
Hernández-López E.L., Perezgasga L., Huerta-Saquero A., Mouriño-Pérez R. and Vazquez-Duhalt R. (2016) Biotransformation of petroleum asphaltenes and high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons by Neosartorya fischeri. Environ. Sci. Pollut. Res. 23: 10773-10784.
Yanez A., Sánchez J.E., Vazquez-Duhalt R., Cruz-Lopez L. and Calixto-Romo M.A. (2016) Degradation of endosulfan by strains of Auricularia fuscosuccinea. Sydowia 68: 7-15.
Oviedo M.J., Contreras O.E., Rosenstein Y., Vazquez-Duhalt R., Macedo Z.S, Carbajal-Arizaga G.G. and Hirata G.A. (2016) New bismuth germanate oxide nanoparticle material for biolabel applications in medicine. J. Nanomaterials. 2016: Article ID 9782625.
Muñoz-Guerrero F.A., Águila S., Vazquez-Duhalt R., Campos C.H., Torres C.C. and Alderete, J.B. (2016) Substrate ionization energy influences the epoxidation of m-substituted styrenes catalyzed by chloroperoxidase from Caldariomyces fumago. Catal. Comm. 77: 52-54.
Sánchez-Alejandro F., Juarez-Moreno K., Baratto M.C., Basosi R. and Vazquez-Duhalt R. (2016) Tryptophan-surface modification of versatile peroxidase from Bjerkandera adusta enhances its catalytic performance. J. Mol. Catalysis B: Enzymatic 124: 45-51.
Muñoz-Guerrero F.A., Águila S., Vazquez-Duhalt R., Torres C.C., Campos C.H., Alderete J.B. (2016) Biocatalytic performance of chloroperoxidase from Caldariomyces fumago immobilized onto TiO2 based supports. Topics in Catalysis 59: 387-393.
2015
Sánchez-Sánchez L., Tapia-Moreno A., Juarez-Moreno K., Patterson D.P., Cadena-Nava R.D., Douglas T., and Vazquez-Duhalt R. (2015) Design of a VLP-nanovehicle for CYP450 enzymatic activity delivery. J. Nanobiotechnol. 13: 66.
Aguila S.A, Shimomoto D., Ipinza F., Bedolla Z., Romo-Herrera J., Contreras O.E., Farías M.H. and Alonso-Núñez G. (2015) A biosensor based on Laccase from Coriolopsis gallica on nitrogen doped multiwalled carbon nanotubes and graphene oxide for poly-phenols detection, Sci. Technol. Adv. Mater. 16: 055004.
Juarez-Moreno K., Ayala M. and Vazquez-Duhalt R. (2015) Antioxidant capacity of poly(ethylene glycol) (PEG) as protection mechanism against hydrogen peroxide inactivation of peroxidases. Appl. Biochem. Biotechnol. 177: 1364-1373
Yanez-Montalvo A., Vazquez-Duhalt R., Cruz-López L., Calixto-Romo M.A. and Sánchez J.E. (2015) Purification and partial characterization of a phenol oxidase from the edible mushroom Auricularia fuscosuccinea. Jacob J. Enzyme 2: 006
Hernández-López E.L., Ramírez-Puebla S.T. and Vazquez-Duhalt R. (2015) Microarray analysis of Neosartorya fischeri using different carbon sources, petroleum asphaltenes and glucose-peptone. Genomic Data 5: 235-237.
Herández-López E.L., Ayala M., and Vazquez-Duhalt R. (2015) Microbial and enzymatic biotransformations of asphaltenes. Petrol. Sci. Technol. 33: 1017-1029.
Muñoz-Guerrero F.A., Aguila S.A., Vazquez-Duhalt R. and Alderete J.B. (2015) Enhancement of operational stability of chloroperoxidase from Caldariomyces fumago onto mesoporous supports and the use of co-solvents. J. Mol. Cat. B Enzymatic 116:1-8
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Baratto M.C., Juarez-Moreno K., Pogni R., Basosi R. and Vazquez-Duhalt R. (2015) EPR and LC-MS studies on the mechanism of industrial dye decolorization by versatile peroxidase from Bjerkandera adusta. Environ. Sci. Pollut. Res. 22: 8683-8692.
Juarez-Moreno K., Díaz de león J.N., Zepeda T.A., Vazquez-Duhalt R. and Fuentes S. (2015) Oxidative transformation of dibenzothiophene by chloroperoxidase enzyme immobilized on (1D)-γ-Al2O3 nanorods. J. Mol. Cat. B: Enzymatic 115: 90-95
Pérez-Rueda E., Tenorio-Salgado S., Balderas-Martínez Y., Huerta-Saquero A. and Moreno-Hagelsieb G. (2015). The functional landscape bound to the transcription factors of Escherichia coli K-12. Computational Biology and Chemistry. 58: 93-103.
2014
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Martorana A., Sorace L., Boer H., Vazquez-Duhalt R., Aguila S., Basosi R. and Baratto M.C. (2014) Spectroscopic characterization of 2,6-dimethoxyphenol radical intermediates in the Coriolopsis gallica laccase-mediator system. J. Mol. Cat. B: Enzymatic 107: 100-105.
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Orozco J., Jurado-Sánchez B., Wagner G.,Gao W., Vazquez-Duhalt R., Sattayasamitsathit S., Galarnyk M., Cortés A.,Saintillan A. and Wang J. (2014) Bubble-propelled micromotors for enhanced transport of passive tracers. Langmuir 30: 5082-5087.
Velasco-Lozano S., López Gallego F., Vazquez-Duhalt R., Mateos-Díaz J.C., Guisán J. and Favela-Torres E. (2014) Carrier-free immobilization of lipase from Candida rugosa with polyethyleneimines by carboxyl-activated cross-linking. Biomacromolecules 15: 1896-1903.
Sánchez-Sánchez L., Cadena R.D., Palomares L.A., Ruiz-Garcia J., Koay M.S.T., Cornelissen J.J.M.T. and Vazquez-Duhalt R. (2014) Chemotherapy pro-drug activation by biocatalytic virus-like nanoparticles containing cytochrome P450. Enzyme Microb. Technol. 60: 24-31.
Orozco J., Vilela D., Valdés-Ramírez G., Fedorak Y., Escarpa A., Vazquez-Duhalt R., and Wang J. (2014) Efficient Biocatalytic Degradation of Pollutants by Enzyme-Releasing Self-Propelled Motors. Chem. Eur. J. 20: 2866-2871.
Vazquez-Duhalt R., Aguila A.S., Arrocha A.A. and Ayala M. (2014) QM/MM molecular modeling and Marcus theory in the molecular design of electrodes for enzymatic fuel cells. ChemElectroChem. 1: 496-513.
2013
Huerta-Saquero A., Evangelista-Martínez Z., Moreno-Enriquez A. and Perez-Rueda E. (2013) Rhizobium etli asparaginase II: An alternative for acute lymphoblastic leukemia treatment. Bioengineered 4: 1-7.
Vidal-Limón A., Aguila S.A., Ayala M., Batista C.V., Vazquez-Duhalt R. (2103) Peroxidase activity stabilization of cytochrome P450BM3 by rational analysis of intramolecular electron transfer. J. Inorg. Biochem. 122: 18-26.
Carreño-Fuentes L., Ascencio J., Medina A., Aguila S.A., Palomares L., Ramírez O. (2013) Strategies for specifically direct metal functionalization to the inner or outer surface of protein nanotubes: the case of silver nanowires. Nanotechnology 24: 1-8.
Fernandez P., Moreno J., Barrientos C., Aguila S.A., Leon D., Ortiz S., Silva R., Rodriguez F., Leonardi M., Morin V., Romo X. (2013) The action of ethanol on G proteins. In silico and cellular/molecular evidences, Adv. Biosci. Biotechnol. 4: 665-673.
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Orozco J., Cheng G., Vilela D., Sattayasamitsathit S., Vazquez-Duhalt R., Valdés-Ramírez G., Pak O.S., Escarpa A., Kan C. and Wang J. (2013) Micromotor-based high-yield fast oxidative detoxification of chemical threats. Angewandte Chemie 125: 13518-13521.
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Tenorio-Salgado S., Tinoco R., Vazquez-Duhalt R., Perez-Rueda E., Caballero-Mellado J. and Miranda-Rios J. (2013) Identification of volatile compounds produced bt the bacterium Burkholderia tropica that inhibit the growth of fungal pathogens. Bioengineered 4: 236-243.
Almenares-López D., Martínez-Salazar M.F., Ortiz-Hernández M. L., Vazquez-Duhalt R., Monroy-Noyola A. (2013) Fenamiphos is recalcitrant to the hydrolisis by alloforms pon1 q192r of human serum. Toxicology in Vitro 27: 681-685.
Águila, S., Vidal-Limón, A, Alderete, J.B., Sosa-Torres M. and Vázquez-Duhalt R. (2013) Unusual activation during peroxidase reaction of a cytochrome c variant. J. Mol. Cat. B: Enzymatic 85-86: 187-192.
Medina F., Aguila S., Baratto M.C., Martorana A., Basosi R., Alderete J.B. and Vazquez-Duhalt R. (2013) Prediction model based on decision tree analysis for laccase mediators. Enzyme Microb. Technol. 52:68-76.
Vega-Acosta R., Cadena-Nava R., Gelbart W., Knobler C., Ruiz-Garcia J. (2014) Electrophoretic mobilities of a viral capsid, its capsid protein and their relation to viral assembly. J. Phys. Chem. Part B (En prensa)
Orozco J., Vilela D., Valdés-Ramírez G., Fedorak Y., Escarpa A., Vazquez-Duhalt R., and Wang J. (2014) Efficient Biocatalytic Degradation of Pollutants by Enzyme-Releasing Self-Propelled Motors. Chem. Eur. J. (En prensa).
Vazquez-Duhalt R., Aguila A.S., Arrocha A.A. and Ayala M. (2014) QM/MM molecular modeling and Marcus theory in the molecular design of electrodes for enzymatic fuel cells. ChemElectroChem (En prensa).
Laboratorios del Departamento de Nanoestructuras
Laboratorio de Estructura de Superficies
Estudiantes asociados
Doctorado
| Karla Alejo González | |
| Oscar González Davis | |
| Esaú Eliseo López Aguilar | |
| Alfredo Núñez Rivera | |
| Roberto Vázquez Muñoz |
Maestría
| Luis Ángel Bojórquez Vázquez | |
| Martín Castillo Sabori | |
| Anaid Meza Villezcas | |
| Juan Enrique Pérez | |
| Omar Silva Torres | |
| Erika Lis Sotelo Barrera | |
| Paulina Tafoya Romo |
Licenciatura
| Ramiro Martín Martínez |
Colaboraciones
Dr. Fitnat Yildiz, Universidad de California Santa Cruz. (AHS)
Dra. Ana Lucía Gallego, Universidad de California Santa Cruz. (AHS)
Dr. Oscar Jaime Acuña, Universidad de California San Diego. (AHS)
Dra. Camilla Baratto, Universidad de Siena, Italia (RVD)
Prof. Riccardo Basosi, Universidad de Siena, Italia (RVD)
Prof. Joseph Wang, UCSD (RVD)
Prof. Olivia Graeve, UCSD (RVD)
Prof. Charles M. Knobler. UCLA Chemistry and Biochemistry (RDCN)
Dr. William M. Gelbart. UCLA Chemistry and Biochemistry (RDCN)
Dr. A.N.L. Rao. UC Riverside (RDCN)
Proyectos vigentes
Diseño de cápsides virales para la entrega de siRNA terapéutico a células cancerígenas. CONACYT 239878. Convocatoria Ciencia Básica 2014. Periodo: 2015-2018. Investigador responsable: Ruben D. Cadena Nava
$2,000,000.00.
VLPs para el control de enfermedades virales en granjas camaronícolas. CONACYT 247474. Convocatoria de Proyectos de Desarrollo Científico para Atender Problemas Nacionales 2014. Periodo: 2015-2017. Investigador responsable: Rubén D. Cadena Nava
$3,639,000.00
Funcionalización y direccionamiento de nanopartículas con actividad citocromo P450 e inmunológicamente inertes a células tumorales de mama. Ciencia Básica-CONACyT (CB-251241). Investigador responsable Rafael Vázquez Duhalt. Agosto 2016-Julio 2019
$ 1,500,000.00
Nano-vehículos biocatalíticos para usos médicos. Investigación en Fronteras de la Ciencia CONACyT. Investigador responsable Rafael Vázquez Duhalt. Marzo 2016- Abril 2019
$ 4,000,000.00
Actividad microbicida, mecanismos de acción y toxicidad de los nanomateriales de interés en biomedicina. Programa de apoyo a proyectos de investigación e innovación tecnológica PAPIIT (IN204815). Enero de 2015 a Diciembre de 2017. Responsable Alejandro Huerta Saquero
$632,000.00
Nanomaterials: Microbicidal effect on Vibrio pathogenesis. 2015 UC MEXUS-CONACYT Collaborative Research Grants. Responsable en México: Alejandro Huerta Saquero. Responsable en la UCSC: Fitnat Yildiz. Julio de 2015 a diciembre de 2017. $25,000 USD.
Nanomateriales con actividad microbicida: Una novedosa alternativa para el combate de enfermedades emergentes en México. Convocatoria de infraestructura para laboratorios
nacionales CONACyT 2015 (I0027). Proyecto 264217. Responsable Alejandro Huerta Saquero. $1,410,00
Infraestructura
Equipos Departamento de Bionanotecnología
Cromatógrafo de gases con detector de masas, Agilent 6890N + 5973 MSD
Cromatógrafo de gases con detector FID y FPD, HP 5890 serie II
Cromatógrafo de gases con detector FID, Agilent 7820A
HPLC con detector de arreglo de diodos, Perkin-Elmer serie 200 + DAD 235C
HPLC con detectores de UV, fluorescencia y light scattering, Agilent serie 1200 + ELSD Infinity 1260
FPLC, Atka
Espectorfotómetro, Perkin-Elmer Lambda 25
Espectorfotómetro, Agilent Cary 60
Espectrofluorímetro, Agilent Cary Eclipse
Ultracentrífuga, Beckman Optima XPN 100K
Centrífuga preparativa, Beckman J2-21
Centrífuga preparativa, Sorval Legend RT
PCR en tiempo real, Thermo Scientific PikoReal
PCR, Omn-E Hydrid
Nanodrop, Thermo Scientific
2 Incubadoras, Thermo Scientific Max Q
1 Incubadora, New Brunswik, serie 25
Autoclave, Yamato SM200
3 campanas de flujo laminar
Rotavapor, Buchi
Sistema de producción de agua Milli Q, Direct-Q
Estufa, Riosa
Incubadora, Boekel
Incubadora de CO2, AMB
2 Microcentrifugas, Sorvall pico
Centrifuga al vacio, Eppendorf Vacufuge
Bomba peristáltica, Dynamax
Microcentrifuga, Eppendorff Centrige 5415C
Sonicador, Vibra-cell Sonics and Materials
2 Sistemas de cromatografía, ECONO BioRad
2 Agitadores orbitales, Max Q 2500 Thermo Scientific
Microcentrifuga, Spectrafuge 7M
Sonicador 60 Sonic Desmembrator Fisher Scientific
Balanza analítica, Ohaus Discobery
Balanza granataria, Ohaus
Unidad de transferencia, Amersham TE 70
Ciclador robótico, Stratagene 40
Fabrica de hielo, Ice-O-Mate
5 Refrigeradores
4 Congeladores
Ultracongelador, New Brunswik Premium U570
Lector de placas, Eppendorf