Doctorado en Ciencias Mención Biofísica y Biología Computacional

Formar científicos que sean capaces de comprender los procesos biológicos a través de su formalización físico-matemática, desde el nivel molecular hasta el modelamiento.

DOCTORADO ACREDITADO 5 AÑOS, HASTA OCTUBRE DE 2023. COMISIÓN NACIONAL DE ACREDITACIÓN.

Sobre el Programa

 
El Programa de Doctorado en Ciencias con mención en Biofísica y Biología Computacional se propone como principal objetivo formar científicos capaces de comprender los procesos biológicos desde un enfoque físico-matemático, promoviendo la integración de estudios interdisciplinarios, cubriendo desde el nivel molecular hasta el modelamiento matemático de sistemas biológicos. Se espera que nuestros graduados sean líderes en la disciplina, desarrollando conocimiento sobre la estructura, función y organización del sistema nervioso y sus componentes. Entre sus objetivos específicos destacan:
  • Entregar una sólida formación teórica y práctica en biofísica de proteínas, bioinformática, modelos en biología estructural y neurociencia computacional, aplicadas a diferentes niveles de la organización biológica. 
  • Promover la ciencia interdisciplinaria mediante la atracción de estudiantes con diversa formación inicial de pregrado, entregándoles las oportunidades de complementar su formación en diversas áreas
  • Formar científicos capaces de innovar y contribuir al desarrollo de la ciencia y tecnología en el país. 
  • Fortalecer la integración de la investigación en ciencia básica y sus aplicaciones numéricas en áreas de la salud, ingeniería, robótica, entre otras.
El egresado del Programa de Doctorado en Ciencias con mención en Biofísica y Biología Computacional dispondrá del conocimiento y la capacidad de contribuir significativamente de manera activa (teórica y experimental) al desarrollo de las diferentes áreas que constituyen la disciplina. Será capaz de proponer, diseñar e implementar estrategias experimentales para evaluar hipótesis. Será también capaz de liderar grupos de investigación del más alto nivel en una de dos áreas: modelación matemática de fenómenos biológicos relacionados con la Biofísica y Biología Computacional, y las bases físicas del funcionamiento, estructura e interacciones de biomacromoléculas.
 
Líneas de Investigación:
 
Biofísica de Macromoléculas: El estudio de las interacciones moleculares que ocurren en y entre las principales moléculas biológicas es una de las principales aplicaciones de la Biofísica, la cual busca explicar fenómenos biológicos a partir de las leyes de la física. Esta búsqueda ha llevado una fracción mayoritaria de biofísicos a enfocarse en lo que ocurre a nivel de proteínas y, entre éstas, las involucradas en el transporte de sustancias a través de las membranas celulares: proteínas involucradas en sinapsis, endo/exocitosis y los fenómenos de transducción sensorial. Otra de las moléculas biológicas que llaman la atención de biofísicos son las proteínas encargadas de la conducción de iones a través de la membrana celular, los canales de iones. Altamente regulados y selectivos en sus propiedades de conducción, son los principales responsables de la actividad eléctrica de las neuronas y de un sinnúmero de procesos de secreción y regulación homeostática del ambiente intracelular. Además, se han descrito una serie de patologías (canalopatías) que dependen de cambios mininos en su estructura. En nuestro claustro, se estudian de forma activa los determinantes moleculares del funcionamiento de estas proteínas: su conducción, selectividad, regulación por agonistas y su malfuncionamiento en varias patologías. Experimentalmente, esta línea de investigación demanda el uso de avanzadas técnicas de medición de interacciones físicas a escala, muchas veces, de molécula única: fluorimetría, FRET, L-RET, microscopía de fuerza atómica, pinzas ópticas, entre otras.
 
Biología Computacional, la cual contempla entre sus ramas el Modelamiento y Simulación Molecular y la Neurociencia Computacional.  Modelamiento y Simulación Molecular: Una de las ramas de la Biología Computacional, esta línea desarrolla simulaciones numéricas del comportamiento de grandes moléculas, desde fármacos hasta proteínas e incluso membranas lipídicas. Utilizando principios de mecánica clásica, química cuántica y termodinámica estadística, entre otros, las simulaciones entregan predicciones sobre interacciones intra e intermoleculares que son vitales para el diseño inteligente de nuevos experimentos y también el diseño racional de fármacos. Como es de esperar, esta línea tiene una sinérgica colaboración con la biofísica de proteínas. Neurociencia Computacional: Esta línea aplica técnicas avanzadas de computación, estadística y matemáticas al análisis de la actividad cerebral en todos sus niveles. De esta manera, simulaciones numéricas de sistemas dinámicos permiten conectar el comportamiento de los canales de iones a la actividad eléctrica de neuronas y redes neuronales. Por otra parte, análisis estadísticos y ajustes a modelos matemáticos permiten analizar el resultado de experimentos que generan datos con volúmenes crecientes y al mismo tiempo de alta dimensionalidad: registros en multi-electrodos y electroencefalografía. Las herramientas mencionadas, en activo desarrollo a nivel mundial, pueden ser la clave para comprender los mecanismos de codificación neuronal y la manera en la que los circuitos neuronales analizan información sensorial para tomar decisiones.

"La Biofísica busca explicar fenómenos biológicos a partir de las leyes de la física"

Cuerpo Académico: Doctorado en Ciencias Mención Biofísica y Biología Computacional

Profesores de Claustro

  • Carlos González: Doctor en Ciencias, mención Biología Molecular, Celular y Neurociencias (Biofísica). Universidad de Chile, Chile. Estructura-función de canales de iones: Canal de protones; canal KCNQ y Canal de Potasio BK
  • Patricio Orio: Doctor en Ciencias, mención Biología Molecular, Celular y Neurociencia, Universidad de Chile, Chile. Neurociencia Computacional: Modelamiento y análisis matemático de excitabilidad neuronal
  • Adrián Palacios: PhD in Neuroscience, Université Pierre et Marie Curie, Paris VI, France. Uso de Modelos Computacionales aplicados a codificación neuronal en la retina; Fisiologia de la retina; Procesos Neurodegenerativos tipo Alzheimer.
  • Alan Neely: Ph.D in Biology, Florida State University, United States of America. Mecanismo moleculares de la regulación de canales de iones activados por voltaje..
  • Ramón Latorre: Doctor en Ciencias, Universidad de Chile, Chile. Biofísica y Fisiología Celular; Bioquímica y Biología Molecular de canales de iones.
  • Ana María Cárdenas: Doctor en Farmacología, Universidad Complutense de Madrid, España. Exocitosis, endocitosis y dinámica del citoesqueleto de actina..
  • Agustín Martínez: Doctor en Ciencias Biológicas, mención Fisiología, Pontificia Universidad Católica de Chile, Chile. Oligomerización, tráfico, estructura y función de conexinas y panexinas; mecanismos patogénicos de mutaciones de conexinas asociadas a sordera genética.
  • Wael El-Deredy: PhD Neurocomputing, Institute of Neurology, University College London, United Kingdom. Electrofisiología Cognitiva / Neurociencia Computacional.
  • José Antonio Gárate: PhD in Chemical and Bioprocess Engineering, University College Dublin. Dinámica Molecular, Simulación Molecular, Cálculo de Energía Libre.
  • Juan Carlos Sáez:  Doctor en Ciencias mención Neurociencia, Albert Einstein College of Medicine. Uniones intercelulares y Hemicanales de Conexinas y Panexinas
  • Jaime Mella: Doctor en Química, PUC. Diseño, síntesis, evaluación biológica y estudios de relación estructura-actividad de heterociclos bioactivos
  • Fernando González-Nilo (UNAB): Ph.D. in Chemistry. Bioinformática / Simulación Molecular / Nanobiotecnología
  • Tomás Perez-Acle  (Fundación Ciencia & Vida): Doctor en Biotecnología, Universidad Andrés Bello, Chile. Biología Computacional / Simulación Molecular
  • Nelson Barrera (PUC): Doctorado en Fisiología, Pontificia Universidad Católica de Chile, Chile. Biología Estructural, Fisiología Celular, Biofísica, Bioinformática
  • Cristián Wilson (UCH): Doctor en Biología Molecular, Celular y Neurociencias, Universidad de Chile, Chile. Bioquímica/Biofísica de Moléculas Individuales y transporte de proteínas a través de canales.
  • Matías Zañartu (USM): PhD in Electrical and Computer Engineering. Modelamiento físico y fisiológico de la voz normal y patológica. Procesamiento de señales biomédicas, Acústica biomédica.

 

Profesores Colaboradores

  • Andrés E. Chávez: Ph.D. in Biological Sciences, Neuroscience, Universidad de Valparaíso, Chile. Transmisión sináptica, plasticidad sináptica, neuromodulación.
  • John Ewer: Ph.D. Brandeis University, Waltham, MA. Genética, conducta y desarrollo de Drosophila.
  • Oliver Schmachtenberg: PhD in Biology University of Hannover, Germany. Codificación sensorial en el olfato y el sistema visual.
  • Kathleen Whitlock: Ph.D. in Zoology (1993) University of Washington USA. Desarrollo y función del sistema nervioso usando el pez cebra como modelo.
  • Dr. Michel Curé: Physik, Ludwig-Maximillians University - Munich, Germany.
  • María José Escobar (USM): Ph.D in Science, Université de Nice-Sophia Antipolis, France. Neurociencia Computacional del Sistema Visual.
  • Carolina Saavedra Ruiz: Doctor en Informática, Universidad de Lorraine, Francia. Interfaces Cerebro-Computador, Redes neuronales auto-organizativas.
  • Rodrigo Salas: Ph.D. Aprendizaje de máquinas, redes neuronales artificiales.
  • David Naranjo: Doctor en Ciencias, mención Biología, Universidad de Chile, Chile. Permeación, activación y plegamiento de canales de potasio dependientes de voltaje.
  • Osvaldo Álvarez (UCH): Ph.D. Modelamiento y análisis matemático de cinética de canales iónicos.
  • Rodrigo Cofré: Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Université de Nice Sophia-antipolis. Neurociencia Matemática y Computacional.
  • Alejandro Weinstein: PhD in Electrical Engineering. Bioinstrumentación, Informática Médica, procesamiento de Señales Biomédicas.

 

Profesores Visitantes

  • Luis Cuello
  • René Quilodrán
  • Alexies Dagnino
  • Francisco Bezanilla
  • Marcela Hermoso
  • Daniel Almonacid
  • Daniel Aguayo
  • Ezequiel Juriz
  • Andreas Schuller
  • Pablo Zeggers

 


Requisitos de Admisión

Podrán postular al Programa aquellas personas que posean un grado de Licenciado y/o Magíster en disciplinas tales como Biología, Física, Bioquímica, Biotecnología, Química, Matemáticas, Ingeniería, Computación e Informática o afín.
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