Saltar al contenido

Software científico para reproducir experimentos en microbalanzas de cuarzo a partir de primeros principios (VQCM)



Equipo

Investigador Principal: Dr. Rafael Delgado

Desarrollador GPU: Raúl Pérez Peláez

Introducción tecnológica

La metodología QCM (quartz crystal microbalance) está basada en el efecto piezoeléctrico inverso aplicado a un cristal de cuarzo que oscila bajo un voltaje de corriente alterna. En vacío, la deposición de cantidades de masa extremadamente pequeñas (ng / cm2) genera cambios medibles proporcionales a la frecuencia. Sin embargo, cuando se trabaja en un medio líquido la hidrodinámica depende del tiempo, haciendo que esta interpretación no sea válida y dificultando la interpretación de las señales QCM.

La técnica QCM se utiliza en una enorme gama de aplicaciones tanto industriales como médicas: detección de polución en agua, biosensores de moléculas, detección de ADN cancerígeno, desarrollo de nuevos medicamentos, interacción entre proteínas, etc. La técnica QCM es muy sensible para detectar moléculas en superficie y en disolución, sin embargo, debido al complejo movimiento hidrodinámico, existen dificultades para interpretar los detalles de estructura y configuración molecular a partir de los limitados datos del sensor empleado.

Proyecto

El proyecto tiene como finalidad el desarrollo de una Interfaz Gráfica (VQCM) para el motor de simulación molecular UAMMD, software actualmente inexistente en el mercado. La interfaz está adaptada para reproducir experimentos de microbalanzas de cristal de cuarzo (QCM) con una exactitud a nivel de molécula en muestras biológicas y materia blanda, permitiendo relacionar los parámetros del sensor con lo existente a nivel molecular.

El código base de este software contiene el trabajo de años de desarrollo para describir el movimiento de moléculas complejas en un fluido en movimiento, ajustándose perfectamente a la aplicación tecnológica QCM. Los códigos de simulación empleados en la actualidad son generalistas e imposibles de usar para personal sin experiencia, limitando la propagación de esta tecnología en el mercado. Sin embargo VQCM es una interfaz sencilla que se ajusta exactamente a los experimentos que realiza una máquina real, no siendo necesario conocer los detalles de la simulación utilizada.

Evolución tecnológica durante el proyecto

Actualmente se ha alcanzado un nivel de TRL3, siendo el objetivo del proyecto alcanzar un TRL6.

La idea del proyecto ha sido demostrada en el proyecto europeo previo FETOPEN (CATCH-U-DNA) cuyo objetivo fue la detección de moléculas de ADN cancerígenas en la sangre de pacientes.

Para la consecución de este proyecto se plantea una aproximación comercial teniendo en cuenta las necesidades de mercado y un acompañamiento que garantice una adecuada gestión de la propiedad intelectual.

Mercado potencial

El mercado de QCM es enorme: aplicaciones médicas, fármacos, biosensores, nanotecnología, biología molecular, nanotoxicidad, contaminación, corrosión, alimentos, etc. El número de usuarios de microbalanzas en el mundo es del orden de decenas de miles en todos los continentes, especialmente Europa, América y Asia. La tecnología propuesta podría emplearse en red, con lo que el mercado no está limitado por el transporte de mercancías. Una licencia del software podría costar 5.000 € por año, por lo que el volumen de negocio es potencialmente alto. Por otra parte, la misma idea puede ser ampliada en el futuro a otros métodos experimentales (electroquímica, biosensores magnéticos, AFM).

Actualmente se cuenta con la colaboración de AWSensors (empresa de la Univ. Politécnica de Valencia), fabricante de sensores QCM. La idea es integrar el software VQCM como parte de la compra de un sensor físico real como una de las vías de expansión futura, siendo AWSensors a medio plazo el segundo end-user de VQCM.

Contacto: rafael.delgado@uam.es

Las cookies nos permiten ofrecerte nuestros servicios y mejorar tu experiencia como usuario. Aceptar todas