One of the main challenges in the development of all-solid-state batteries is the search for suitable solid electrolytes (SEs) that simultaneously exhibit high ionic conductivity, chemical stability, and compatibility with the electrode materials. The Li2ZrCl6 (LZC) SE is a promising candidate due to its high lithium-ion conductivity and excellent (electro)chemical stability.
Nevertheless, the practical application of LZC requires improvement of the bulk and interfacial ionic conductivity of the SE. For this purpose, we will calculate reactivity and ionic conductivity using ab initio molecular dynamics simulations of interface models.
Based on the result of these simulations we will propose strategies for the optimization of bulk and interfacial properties of the LZC SE by tuning the electrolyte composition.

In our society, more than 66% of generated energy is wasted, most of it as heat. Thermoelectric, TE, devices stand as the most promising technology to recover part of this wasted heat. Traditionally, TE material efficiency is measured by the figure of merit, zT. Reducing lattice thermal conductivity, kl, is probably the most straightforward approach to enhance zT.
While most of these models are designed to predict directly one of the quantities that are related to zT, the biggest challenge is to establish connections between real space (atomic structure, chemical composition and microstructure) and reciprocal space properties (transport properties and zT).
Our goal is to connect the variables that can be controlled during the design, synthesis and processing of a TE material with their final transport properties and efficiency.

Vanadium pentaoxide is a van der Waals material that recently has been found extremely promising for manipulating light at the nanoscale. Since it exhibits phonon-polaritons, it has brought a lot of excitement to the nano-optics community. In addition the properties can be tuned through cation intercalation.
In the proposed Activity we will study the structure, phonon dispersions, electronic, optical and magnetic properties of V2O5 and NaV2O5 in bulk and flakes at different temperatures in order to understand key aspects to control the optical emission properties in van der Waals materials.
The work will be carried out in close collaboration with experimental partners.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES)

The aim of our research project is to investigate via numerical modeling one of the fundamental unsolved problems in solar physics - the heating mechanisms of the solar chromosphere. It will be done by a thorough examination of the most important non-ideal effects derived by the low ionization degree of the plasma using the single and two-fluid (plasma-neutral) frameworks.
As an intermediate step, here we perform 3D realistic magneto-convection models extended to the corona in the one-fluid approximation. For the first time, we will examine the chromospheric heating due to joint action of the thermal conduction and ambipolar diffusion in a large span of magnetic field topologies and field strengths in a self-consistent coupled model from the upper convection zone to the solar corona.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

In our society, more than 66% of generated energy is wasted, most of it as heat. Thermoelectric, TE, devices stand as the most promising technology to recover part of this wasted heat. Traditionally, TE material efficiency is measured by the figure of merit, zT. Reducing lattice thermal conductivity, kl, is probably the most straightforward approach to enhance zT. While most of these models are designed to predict directly one of the quantities that are related to zT, the biggest challenge is to establish connections between real space (atomic structure, chemical composition and microstructure) and reciprocal space properties (transport properties and zT). Our goal is to connect the variables that can be controlled during the design, synthesis and processing of a TE material with their final transport properties and efficiency.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

Cored wires, used as addition material in different steel and foundry industries, must contain specific concentrations of different metal powders with very different densities and particle sizes. Therefore, undesirable segregation occurs during the wire filling process, especially at the beginning of the production, making the first portion of the final manufactured cored wire unsuitable due to its high inhomogeneity.
This project proposes to use HPC numerical simulation to predict the segregation during the initial production stage of the cored wire using Discrete Element Models. First, the granular flow in simplified configurations will be studied numerically and experimentally to calibrate the material parameters involved in the model. Then, the simulation of the industrial initial filling process will be carried out and validated.

En los últimos años se han logrado relevantes desarrollos biotecnológicos y digitales (inteligencia artificial, supercomputación, robótica y tecnología de sensores, bioingeniería, o nanotecnología, entre otros) que están permitiendo la generación y el análisis masivo de datos ómicos relacionados con la salud y la enfermedad. Esto está llevando a un cambio radical de las herramientas para diseñar y producir nuevos sistemas y dispositivos de diagnóstico, pronóstico y terapia.

La integración y adopción de estas tecnologías facilitadoras en la industria biotecnológica y de tecnologías médicas es donde radica el gran potencial de conseguir una medicina personalizada o de precisión que establezca, para cada individuo, herramientas para la prevención según su predisposición a determinadas enfermedades, sistemas para el diagnóstico precoz, y métodos para elegir la estrategia terapéutica que mejor se adapte a cada persona en cada circunstancia.

Sin embargo, únicamente con un enfoque integrador que considere la gran complejidad de las patologías humanas conseguiremos dar respuesta a los retos más importantes en salud al que nos enfrentamos: el cáncer, las enfermedades asociadas al proceso de envejecimiento, las enfermedades minoritarias y las enfermedades infecciosas. 

​El objetivo general del plan complementario de biotecnología aplicada a salud es el desarrollo de herramientas para diagnóstico, pronóstico y terapias avanzadas, o dirigidas, en medicina personalizada. Para ello se han definido las siguientes líneas de actuación:
Línea de actuación 1: Plataforma brem de criomicroscopía electrónica aplicada a la medicina personalizada.

Esta línea contribuirá con estudios estructurales por crio-microscopía electrónica (crioME) que son clave para comprender mejor los mecanismos por los cuales determinadas mutaciones en las proteínas diana de pacientes individuales son patogénicas, y para definir mejor las estrategias de desarrollo y administración de fármacos para el tratamiento personalizado de pacientes. Con este fin se pondrá en funcionamiento el Basque Resource for Electron Microscopy (BREM), una plataforma avanzada de crioME dotada de tecnología singular y disruptiva para la biología estructural aplicada a la medicina personalizada.

Línea de actuación 2: Implementación y análisis de bases de datos en medicina de precisión.

La medicina de precisión está supeditada a la obtención y estudio de amplias bases de datos experimentales que permitan la caracterización fisiopatológica de la población.
Uno de los objetivos de esta línea es la construcción de bases de datos a partir de muestras de biofluidos y tejidos de cohortes[1] no orientadas y/o de cohortes orientadas a determinadas patologías: COVID-19, enfermedades metabólicas, cáncer (p.e. glioblastoma y cáncer de próstata), enfermedades del sistema nervioso central, patologías cardiacas y reproductivas. Esto permitirá, por un lado, la caracterización de la población general y por otro, complementar estudios enfocados a enfermedades concretas.
Por otro lado, se realizarán análisis de modificaciones genómicas, epigenéticas, metabolómicas, proteómicas y transcriptómicas de las muestras de pacientes más allá de la identificación inicial de mutaciones y polimorfismos, como, por ejemplo, análisis masivos de célula individual (single cell). Para poder analizar todos estos datos se desarrollarán innovadoras soluciones de integración, minado y tratamiento de datos. El desarrollo de esta LA permitirá la integración y contextualización de los datos gracias a los avances tecnológicos aportado por las plataformas integrales de análisis -ómicas (metabolómica, proteómica, fluxómica, microbiótica y genómica), de la potencia de cálculo y capacidad para desentrañar la complejidad de la inteligencia artificial, y de la información mecanística basada en la biología estructural obtenida por BREM, para así favorecer la identificación de huellas biológicas validadas (biomarcadores) de manera personalizada.

Línea de actuación 3: Plataforma de cribado de fármacos y análisis interacciones fármaco-diana.

Esta línea contribuirá a la identificación de nuevas dianas terapéuticas y al desarrollo de fármacos específicos personalizados que maximicen su potencial terapéutico minimizando los efectos adversos, y a la definición de nuevas indicaciones para grupos poblacionales concretos. La identificación y caracterización de dianas terapéuticas permitirá identificar la reutilización de moléculas (reposicionamiento de fármacos), haciendo posible tanto desarrollar y optimizar nuevos compuestos susceptibles de ser utilizados en medicina de precisión como el uso de fármacos existentes para otras indicaciones terapéuticas.
Para este fin se propone un abordaje integral mediante el establecimiento de una red de colaboración para screening de fármacos que permitan dar soporte a las fases tempranas del descubrimiento de nuevas moléculas terapéuticas mediante abordajes no convencionales. De manera complementaria, se abordará el diseño «de novo» de compuestos con nuevas propiedades farmacológicas que permitan aumentar las muy reducidas tasas de éxito de los compuestos actuales en fases clínicas avanzadas.

Línea de actuación 4: Desarrollo de modelos biológicos para cribado y estudio de la actividad de moléculas terapéuticas.

Esta línea se centrará en la generación y validación de modelos biológicos de organoides (tanto existentes como desarrollados en el marco del proyecto) y animales (tanto generados como comerciales) para las patologías objeto de estudio que permitan abordar con mayor seguridad científica el desarrollo de las moléculas y su salto hacia un posible desarrollo comercial. Para tal fin, se esperan obtener biomodelos humanizados, órganos en un chip, organoides, así como sus gemelos digitales (digital twins) para una medicina de precisión que permita avanzar en la comprensión las diversas patologías en las que se va a focalizar el proyecto.

Línea de actuación 5: Desarrollo de nanofármacos, biodistribución, toxicidad y acciones terapéuticas en modelos de patología.

Esta línea pretende desarrollar nanofármacos frente a patologías para las que todavía no hay tratamientos eficaces y modelos biológicos que replican órganos o tejidos de pacientes para facilitar su estudio. Para tal fin, se caracterizarán las nanopartículas más prometedoras estudiadas in vitro durante la LA3, se estudiará su toxicidad in vivo, su biodistribución y sus acciones, bien directas per se, bien liberando fármacos o material genético (siRNA, miRNA), sobre los modelos de patología (organoides y animales) descritos en la LA4. 

Línea de actuación 6: Técnicas y procesos para terapias avanzadas y dirigidas, formación quirúrgica y robótica médica.

Esta línea se centrará en desarrollar e implementar terapias avanzadas y estrategias innovadoras para el tratamiento de diversas patologías (cardiovascular, reproductiva, cáncer, autoinmunes) mediante ingeniería de tejidos, innovación en biomateriales y medicina regenerativa para tratamientos médicos personalizados. A tal fin se utilizarán impresión de 3D para generar modelos de formación y asistencia en cirugía de mínima invasión, se desarrollarán nuevos procesos innovadores de bioimpresión y deposición robotizada y personalizada para implantes en cirugía regenerativa y se combinarán tecnologías digitales emergentes (inteligencia artificial, internet de las cosas, etc.) e inmersivas en el ámbito de la salud (realidad virtual, aumentada, etc.) para el desarrollo de innovadoras herramientas de formación y asistencia médico-quirúrgica para impulsar el futuro en la formación médica y el aprendizaje a distancia.
Asimismo, se trabajará en la producción en condiciones GMP de vectores lentivirales/retrovirales no-replicativos para validación de estudios con terapias avanzadas (ex-vivo) para el envío a la Agencia regulatoria de datos y documentos en un ensayo clínico, en la generación de lotes de producción lentivirales/retrovirales bajo condiciones GMP para ensayos clínicos (fase I o II); en el diseño de productos lentivirales y su escalado posterior para uso clínico así como en el diseño de estrategias de productos celulares genéticamente modificados ex-vivo.
 

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).
In our society, more than 66% of generated energy is wasted, most of it as heat. Thermoelectric, TE, devices stand as the most promising technology to recover part of this wasted heat. Traditionally, TE material efficiency is measured by the figure of merit, zT. While there are models designed to predict directly one of the quantities that are related to zT, the biggest challenge is to establish connections between real space (atomic structure, chemical composition and microstructure) and reciprocal space properties (transport properties and zT). Our goal is to connect the variables that can be controlled during the design, synthesis and processing of a TE material with their final transport properties and efficiency.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

Niemann-Pick disease type C is a rare genetic disorder in which cholesterol transport across the body is compromised. Its cause are mutations on the lysosomal NPC1 and NPC2 proteins. The aim of this project is to validate a structural model of the protein-protein interaction of NPC1 and NPC2 proteins using AlphaFold Multimer and state-of-the-art molecular modelling methods.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

Many industrially relevant hydrocarbon reactions catalyzed by acid zeolites include in their mechanism bimolecular steps, in which new C-C bonds form by reaction of cationic intermediates with neutral molecules. To design highly specific catalysts able to favor one particular process among some competitive ones, it is necessary to go beyond the static description provided by standard DFT calculations and take into account the mobility of the reactants within the zeolite channels. In this project we intend to investigate, using ab initio molecular dynamics (AIMD) metadynamics simulations, the formation of key dimeric intermediates involved in the diethylbenzene-benzene transalkylation and butene skeletal isomerization reactions, in order to find the zeolite microporous structures able to enhance the rate of such bimolecular steps.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

In our society, more than 66% of generated energy is wasted, most of it as heat. Thermoelectric, TE, devices stand as the most promising technology to recover part of this wasted heat. Traditionally, TE material efficiency is measured by the figure of merit, zT. While there are models designed to predict directly one of the quantities that are related to zT, the biggest challenge is to establish connections between real space (atomic structure, chemical composition and microstructure) and reciprocal space properties (transport properties and zT). Our goal is to connect the variables that can be controlled during the design, synthesis and processing of a TE material with their final transport properties and efficiency.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

The project will develop a large database of quantum chemical calculation of pesticide that will be central part of an expert system to predict the environmental impact of pesticides based exclusively in Quantum Chemistry calculations.

The ultimate goal is to develop and validate new computational tools to predict the impact of pesticides and their degradation products, providing new predictive decision-making tools in environmental policy.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

Light-driven molecular machines afford the monitoring and manipulation of biological and biochemical processes within the same spatial and temporal scales of nature, contributing to their understanding and to the identification of potential dysfunctions. The aim of the present activity is to scrutinize the working mechanism of azo-based BODIPY photoswitches, as prototypes for turn-on hypoxia fluorescent probes, and only-photon unidirectional hemithioindigo molecular motors, employing full dimensional molecular dynamics simulations, and state of the art electronic structure approaches. These results are intended to establish structural-photophysical relationships that might serve as a basis for the rational design of novel biomarkers and molecular motors with improved absorbing properties, efficiency and sensitivity.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

Clusters of plasmonic nanoparticles enable a multitude of promising applications as surface-enhanced Raman spectroscopy or tailored properties in colloidal assemblies. Computer simulations play a fundamental role in understanding and predicting the electromagnetic properties of these clusters. We employ a novel communication-free parallel Monte Carlo method to efficiently calculate the optical response of clusters of nanoparticles with different configurations. Our objective is to study the properties of these systems from a statistical point of view, with special emphasis on the coupling effects that determine their collective behavior. From the results, we infer simple rules that allow to better understand them and to design particle arrays with the desired properties.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

Solid state batteries have recently acquired a great importance due to their advantages respect the other types. Normally, graphite has been chosen as the anode electrode due to the fantastic electronic properties and the low chemical reactivity. Doping the C-based structures with N, an improvement in the electrode performance is obtained. In this project, using precise mechano-quantum calculations based on the Density Functional Theory, we have planned to study graphite and nanotubes doped with different elements (N or B) in order to establish their potential improvement in the electronic interchange as well as the ionic mobility. We will study the inclusion of different types and number of alkaline ions (Li, Na, K) to find the best arrangements and the saturation number. All these parameters will suggest the best future electrode.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

Hybrid organic-inorganic lead halide perovskites have earned much consideration for their use in photovoltaic devices, wich efficiencies as high as 23%. But yet important challenges need to be overcome: poor stability and the toxicity of Pb. This project purpose the search for suitable perovskite semiconductor materials with enhanced stability, low toxicity as well as improved sunlight conversion efficiencies. Both, the intrinsic stability (replacing the organic cations by inorganic ones) and toxicity (by reducing Pb quantity) problems of perovskite materials can be fixed by adjusting the chemical composition. Thus, the effect of the chemical composition of all-inorganic perovskites with general formula Cs1-aRbPb1-bSnbI2Br on stability and sub-light absorption related-properties by using ab-initio methods.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

In our society, more than 66% of generated energy is wasted, most of it as heat. Thermoelectric, TE, devices stand as the most promising technology to recover part of this wasted heat. Traditionally, TE material efficiency is measured by the figure of merit, zT. While there are models designed to predict directly one of the quantities that are related to zT, the biggest challenge is to establish connections between real space (atomic structure, chemical composition and microstructure) and reciprocal space properties (transport properties and zT). Our goal is to connect the variables that can be controlled during the design, synthesis and processing of a TE material with their final transport properties and efficiency.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

The project will develop a large database of quantum chemical calculation of pesticide that will be central part of an expert system to predict the environmental impact of pesticides based exclusively in Quantum Chemistry calculations. The ultimate goal is to develop and validate new computational tools to predict the impact of pesticides and their degradation products, providing new predictive decision-making tools in environmental policy.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

Light-driven molecular machines afford the monitoring and manipulation of biological and biochemical processes within the same spatial and temporal scales of nature, contributing to their understanding and to the identification of potential dysfunctions. The aim of the present activity is to scrutinize the working mechanism of azo-based BODIPY photoswitches, as prototypes for turn-on hypoxia fluorescent probes, and only-photon unidirectional hemithioindigo molecular motors, employing full dimensional molecular dynamics simulations, and state of the art electronic structure approaches. These results are intended to establish structural-photophysical relationships that might serve as a basis for the rational design of novel biomarkers and molecular motors with improved absorbing properties, efficiency and sensitivity.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

In our society, more than 66% of generated energy is wasted, most of it as heat. Thermoelectric, TE, devices stand as the most promising technology to recover part of this wasted heat. Traditionally, TE material efficiency is measured by the figure of merit, zT. Reducing lattice thermal conductivity, kl, is probably the most straightforward approach to enhance zT. While most of these models are designed to predict directly one of the quantities that are related to zT, the biggest challenge is to establish connections between real space (atomic structure, chemical composition and microstructure) and reciprocal space properties (transport properties and zT). Our goal is to connect the variables that can be controlled during the design, synthesis and processing of a TE material with their final transport properties and efficiency.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

Precision medicine is an unmet need in metastatic prostate cancer (mPC). PARP inhibitors are now approved for the treatment of mPC associated with HRR mutations; however, significant inter-patient variability in outcome exist; better predictive biomarkers for patient stratification are needed. Genomic signatures of HRR defects have putative predictive value in other tumor types, but their clinical significance in prostate cancer is unknown. We will study the distribution of genomic events associated to HRR defects (LOH, LST, NTAI, CNA patterns) and derived signatures. We will test the hypothesise, based on data from our lab, that these signatures are enriched with resistance to hormonal treatments. We will study these features in WES and WGS datasets covering the disease spectrum, from treatment-naïve to late-stage drug resistant mPC.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

In our society, more than 66% of generated energy is wasted, most of it as heat. Thermoelectric, TE, devices stand as the most promising technology to recover part of this wasted heat. Traditionally, TE material efficiency is measured by the figure of merit, zT. Reducing lattice thermal conductivity, kl, is probably the most straightforward approach to enhance zT. While most of these models are designed to predict directly one of the quantities that are related to zT, the biggest challenge is to establish connections between real space (atomic structure, chemical composition and microstructure) and reciprocal space properties (transport properties and zT). Our goal is to connect the variables that can be controlled during the design, synthesis and processing of a TE material with their final transport properties and efficiency.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

Mutations of the dimeric Hint1 enzyme are well-known to cause neuropathy associated with neuromyotonia (NMAN). So far, 25 distinct NMAN causative variants have been identified world-wide. Structure-based bioinformatics predictors and in vivo assays revealed that certain variants compromise the protein stability more than the others. In this molecular dynamics (MD) simulation study, we scrutinize the structural dynamics of the wild-type and the single-residue mutant constructs, moreover, the extent of the destabilization effect of disease variants by MD simulations and thermodynamic integration in order to find disease variants that only compromise the stability to the extent that it is rescuable by small molecule stabilizers.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

In our society, more than 66% of generated energy is wasted, most of it as heat. Thermoelectric, TE, devices stand as the most promising technology to recover part of this wasted heat. Traditionally, TE material efficiency is measured by the figure of merit, zT. Reducing lattice thermal conductivity, kl, is probably the most straightforward approach to enhance zT. While most of these models are designed to predict directly one of the quantities that are related to zT, the biggest challenge is to establish connections between real space (atomic structure, chemical composition and microstructure) and reciprocal space properties (transport properties and zT). Our goal is to connect the variables that can be controlled during the design, synthesis and processing of a TE material with their final transport properties and efficiency.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

Conversion of atmospheric CO2 is a need to prevent further global warming and also constitutes an opportunity as it can be used as a C1 feedstock for the synthesis of fuels and other commodities. However, the high stability of this molecule requires high active catalysts, often transition metals, leading to a mixture of products. Here, the selectivity of Ni on a ceria support towards CO2 conversion will be studied by multiscale modelling simulations and compared to that of previous studies for extended Ni surfaces and Ni nanoparticles supported on TiC. This will provide useful information for the development of more efficient and selective catalyst.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

Although the basic process of DNA replication is well-known, there are still many questions about the roles of specific components and how is the high fidelity of the replication achieved. One of these components is p12, a protein that binds DNA polymerase delta and regulates its activity. In the present work we aim to understand how p12 modulates the activity of its partner polymerase delta by combining structures from Cryo-EM and enhanced sampling simulations. Our hypothesis is that this small protein is able to control the rate at which polymerase delta changes from active to inactive conformations by binding to a critical region of the polymerase.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

First principles calculations are the standard approach to study nanostructures, which are based on the fundamental laws of quantum mechanics. There are several situations however in which these calculations are not feasible, for instance in large systems containing thousands of atoms, or when exploring the completeness of the energy potential landscape. Thus, other approaches emerge such as the interatomic potentials, or the novel Neural Network Potentials. Based on the Machine Learning technique, these combine the speed of empirical potentials while being substantially more accurate. We have developed a Neural Network Potential for nanostructures, and we aim to apply this scheme to gold nanoclusters, a system arduous to study by ab-initio calculations and challenging to depict through empirical potentials due to its complexity. 

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

Conversion of atmospheric CO₂ is a need to prevent further global warming and also constitutes an opportunity as it can be used as a C1 feedstock for the synthesis of fuels and other commodities. However, the high stability of this molecule requires high active catalysts, often transition metals, leading to a mixture of products. Here, the selectivity of Ni on a ceria support towards CO₂ conversion will be studied by multiscale modelling simulations and compared to that of previous studies for extended Ni surfaces and Ni nanoparticles supported on TiC. This will provide useful information for the development of more efficient and selective catalyst. 

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

Calmodulin (CaM) is the main eukaryotic mediator that confers the ability to respond to intracellular Ca2+ oscillations. CaM binds a huge amount of targets and transmit the Ca2+ signalization in a versatile way, making it a suitable pharmacological target. We are investigating and interaction between a peptide and CaM, which is able to modulate de calcium signal into the cellar excitability dampener Kv7 channel. The aim of this project is to translate the wet experiments to in silico systems to describe at an atomic level how different peptides interact with CaM and translate the calcium signalling to proteins. We believe that this non-canonical mechanism of calcium modulation will provide insights to develop new drug applicable to several diseases, such as, epileptogenic epilepsy and Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS). 

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

Although the basic process of DNA replication is well-known, there are still many questions about the roles of specific components and how is the high fidelity of the replication achieved. One of these components is p12, a protein that binds DNA polymerase delta and regulates its activity. In the present work we aim to understand how p12 modulates the activity of its partner polymerase delta by combining structures from Cryo-EM and enhanced sampling simulations. Our hypothesis is that this small protein is able to control the rate at which polymerase delta changes from active to inactive conformations by binding to a critical region of the polymerase. 
 

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación.

Since the isolation of graphene, two dimensional (2D) materials have attracted the attention due to their exceptional and exotic mechanical, electronic, thermal, and optical properties for potential applications in different key technologies. The prediction of most of their electronic and mechanical properties using DFT commercial packages is considered as routine. However, static DFT calculations does not include thermal effects, so the prediction of materials properties such as elasticity on working conditions and their thermal stability remains as a challenge. In previous periods, we established a new methodology to predict the thermoelastic properties of ultra-high temperature ceramics, reducing the computational cost. In this activity, we strive to calculate the temperature-dependent elastic constants of 2D materials.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación.

The electrochemical reduction of formic acid (FAR) is still an unsolved challenge in CO2 transformation into commodities and fuels with high energy densities. Indeed, previous experimental results have shown that several materials reduce CO2 only to formic acid. In this work, using DFT calculations, we will model all the different mechanistic possibilities on several metals and oxides to unravel the special characteristics that efficient FAR catalysts should have. Based on those, we will design and test new materials for FAR to methanol.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación.

While fossil fuels deplete, the use of biomass as renewable resources of carbon atoms becomes a promising solution to develop a sustainable industry. Bridging the gap between homogeneous and heterogeneous catalysis, this project will study metal–organic frameworks based on zirconia nodes to catalyze the valorization of biomass-derived feedstocks into high-value chemicals and fuels. Understanding the reaction mechanisms at atomic level of detail will help to guide future experiments. 

El campo de investigación se centra en el estudio cinético y dinámico teórico de sistemas poliatómicos en fase gaseosa, basado en el conocimiento de las superficies de energía potencial (SEP). Un reto importante en esta investigación es la evolución desde los bien estudiados sistemas átomo+diátomo a los sistemas poliatómicos. Las superficies de energía potencial desempeñan un papel central en la completa descripción de un sistema reactivo.

Las SEP se construyen como formas funcionales describiendo los modos de tensión, flexión y torsión, y se ajustan a cálculos ab initio de estructura electrónica de alto nivel. Basados sobre estas SEP, la información cinética se obtiene usando la Teoría Variacional del Estado de Transición (VTST) con inclusión del efecto túnel mecanocuántico; mientras que la información dinámica se obtiene usando cálculos de trayectorias cuasi-clásicas (QCT). Las áreas de aplicación incluyen química de combustión y atmosférica, catálisis y bioquímica.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación.

The activity and selectivity of a heterogeneous catalyst can be substantially affected by the addition of a promoter. In this project, we aim to study the influence of K as a promoter for the WGS reaction and methanol synthesis in different Cu based catalyst. Our previous studies demonstrated that K plays an important role in water dissociation but it is unclear its influence in the whole catalytic cycle from a thermodynamic and kinetic points of view.

El desarrollo en el campo de la genética ha abierto nuevas puertas en el estudio de enfermedades y en el diagnóstico clínico. La medicina de precisión pretende aprovechar esas nuevas capacidades. Aunando el estudio de la variabilidad genética de los individuos, su entorno y sus hábitos de vida, pretende identificar estrategias de tratamiento y prevención de enfermedades para grupos concretos. En Extremadura, la aplicación de tales técnicas está supeditada a la disponibilidad de la información. Para ello, es necesaria una plataforma que permita la unificación del patrimonio genealógico y genético, conjuntamente con los datos clínicos.

Este TFG pretende responde a esta necesidad, desarrollando un sistema bioinformático que permita la mencionada integración y, además, que dé soporte a la investigación médica. El objetivo es estudiar los beneficios de la unificación de fuentes de información heterogéneas, como registros civiles, eclesiásticos, o historiales clínicos, al estudio de enfermedades hereditarias. El estudio se ha enfocado a un conjunto de personas de una población relevante desde el punto de vista genético, para secuenciar su genoma (concretamente los genes asociados a la enfermedad elegida) y unificarlo con su información genealógica. La zona a estudio es la del Valle del Jerte debido a las características que presenta en cuanto a su población y entorno.

Para gestionar y analizar la información, así como para extraer conocimiento de la misma, se plantea el uso de recursos de supercomputación en combinación con técnicas de Big Data y de inteligencia artificial.

El objetivo se materializa en la implantación de una infraestructura de apoyo a la investigación genética con las siguientes funcionalidades:

• Unificación de la información genealógica y personal e información genómica.
• Gestión de grandes volúmenes de datos.
• Facilitar el acceso y el análisis de la información.
• Extracción de información a partir la integración de todas las fuentes de datos.

Los resultados obtenidos muestran que se cuenta con 637 documentos almacenados en la base de datos, de los cuales 380 son de participantes y 257 de pedigríes. Esto representa aproximadamente un 4% del total de la población a estudio.

La diferencia de documentos pone de manifiesto que a pesar de ser pocas personas, un número elevado de las mismas están relacionadas. Analizando la relación de participantes de cada población, es posible sospechar que, retrotrayéndose lo suficiente, se pueden encontrar ancestros comunes para casi todos los participantes. Además, se cuenta con otros datos que proporcionan información útil de la población estudiada y que podrían incorporarse al estudio, proporcionando otro tipo de conclusiones. Éstos son la edad, la actividad profesional, etc. Hay que considerar que para cada gen hay información de hasta cinco bases de datos (aunque no siempre hay información de todas) y que los riesgos están organizados en grupos de cáncer, que a su vez se dividen en cánceres específicos.

Con todo, se ha conseguido una base de datos que aúna múltiples fuentes, aportando valor extra al proyecto. La última base de datos es la de variantes. En ella, hay información de 2 runs, un total de 559.374 variantes y 1.283.123 análisis de cobertura para transcritos, para un total de 1.842.499 documentos.

Es un hecho que las nuevas tecnologías están llegando con retraso al sector agropecuario en Extremadura, creando una gran desigualdad respecto a otros sectores como la industria alimentaria. Este problema se ve acrecentado ante una demanda de productos del sector agrícola y ganadero que va en aumento y que resulta en un mercado basado en la importación de productos del exterior y en la producción de productos de baja calidad. Esto supone un reto para el sector tecnológico de la región. Es por ello que se deben proponer soluciones para la mejora de la producción agrícola y ganadera y paliar esta desigualdad entre la oferta y la demanda.

Entre todos los objetivos que pueden ser acometidos por la tecnología para avanzar en este sector, este Trabajo de Fin de Grado se centra en los datos abiertos que, junto a tecnologías tan actuales como el Big Data o el aprendizaje automático ponen al alcance de cualquiera el desarrollo de herramientas beneficiosas para el entorno.

Su finalidad es la creación de un sistema que aporte valor al desarrollo de tecnologías vinculadas a la agricultura de precisión nutriéndose de medios como las fuentes de datos abiertos. Los objetivos específicos que se persiguen son los siguientes:

• Análisis, diseño, implementación y evaluación de rendimiento de una plataforma de fuentes de datos públicas y abiertas en el sector agrario y agroalimentario.
• Estudio de la viabilidad de uso de repositorio centralizado, distribuido o híbrido en la plataforma Open Data.
• Evaluación técnica para la elección del Sistema Gestor de Bases de Datos (SGBD).

El proceso de desarrollo completo de la plataforma se culmina satisfactoriamente. Se realiza la implementación completa de un sistema para consultas en el portal Eurostat y el portal INE, mientras que se han dejado sentadas las bases para que en futuras fases del proyecto se añadan el resto de fuentes de datos abiertos con los que se desee trabajar. Para favorecer la ampliación de la plataforma se sigue un diseño modular. En lo referente al estudio de viabilidad de uso de un repositorio centralizado, distribuido o híbrido, se decide usar un repositorio centralizado. El resultado del modelo seleccionado es satisfactorio para las fuentes de datos elegidas, además, debido al diseño que ha adoptado el repositorio, será fácilmente ampliable en futuras fases del proyecto. Por último, en lo referente a la elección del Sistema de Bases de Datos, se utiliza un sistema no relacional, siguiendo un modelo NOSQL, donde los datos se almacenan en forma de documentos. Éstos presentan una estructura flexible, sin un esquema prefijado, lo cual favorece la inclusión de datos de diversas fuentes de forma sencilla. Actualmente la base de datos del repositorio cuenta con unos 300.000 registros y el rendimiento es óptimo, pero si el proyecto crece, el número de registros irá aumentando y siempre se podrá cambiar el modelo del repositorio al tipo híbrido.

Entendiendo que la prospectiva es el conjunto de análisis y estudios realizados con el fin de explorar o predecir el futuro en una determinada materia, el objetivo general del proyecto Prospéctic2, continuidad del proyecto Prospéctica: Big Open Data para el análisis y estudio de la influencia del entorno en enfermedades oncológicas, será aplicar las tecnologías informáticas con carácter prospectivo para enfrentarse a la influencia que las condiciones del entorno tienen en la aparición y prevalencia de ciertas enfermedades oncológicas, y el papel que desempeña el sistema inmunológico.

Nos enfrentamos a este reto desde dos perspectivas bien diferentes: por un lado, la ingente cantidad de información existente en el campo de la investigación oncológica que la hace realmente inmanejable; y por otro, la dificultad para contar con información de calidad en torno a los pacientes que sufren estas enfermedades a la que por diferentes motivos (legales, humanitarios, privacidad, etc.) no es posible acceder de forma sencilla.

En todo caso es sabido que existen factores de entorno que juegan un papel fundamental para la aparición de algunas enfermedades oncológicas y es nuestra intención aplicar Big data, Machine Learning y Open data entre otras tecnologías informáticas, a la información existente para analizarla y estudiarla con la intención de explorar las posibilidades de predicción de ciertas enfermedades en función de los hábitos, costumbres, alimentación, zonas geográficas, nivel cultural, nivel económico, herencia genética, etc. Un factor importante es la edad, ya que con su aumento, aumento la predisposición a desarrollar un cáncer, donde juega un papel primordial el sistema inmunológico. Cabe mencionar el trabajo de un biocurator, el cual abarca al control de calidad de la información de datos biológicos, y su organización.

El sistema inmunológico es la defensa natural del cuerpo, lo que hacer es atacar los organismos o células extrañas presentes en el organismo. Dicho sistema con la edad, empieza a degenerarse, este declive ocurre más despacio en mujeres que en hombres. Importante mencionar el avance en inmunoterapia para vencer el cáncer.

Para llevar a cabo parte de Prospéctic2, se contempla la incorporación de un alumno trabajador, teniendo en cuenta la mejora y adquisición de competencias y capacidades para el desempeño, como tecnólogo, de las actividades descritas en el presente proyecto, comprendidas en el área estratégica de las tecnologías informáticas y de las comunicaciones unidas al campo de ciencias de la salud.

Este proyecto de investigación se encuentra encuadrado en la línea estratégica de Salud, definida en el VI Plan Regional de Investigación, Desarrollo Tecnológico e Innovación 2017-2020, aprobado mediante Decreto 91/2017, de 20 junio (DOE n.o 121, de 26 de junio).

El objetivo general del proyecto CultivData está centrado en el análisis, diseño y pilotaje de un prototipo de plataforma informática para el “cultivo” de datos agrarios abiertos y públicos aspirando a la excelencia en el sector agrario extremeño. La plataforma capta datos de muy diversas fuentes y formatos para, una vez obtenidos, aplicar técnicas de Big Data con el fin de crear modelos de datos que permitan obtener conocimiento que pueda resultar de utilidad para los grupos de interés del sector agroalimentario. Este conocimiento permitirá tomar decisiones fundamentales para mejorar la calidad de los productos, ampliar la productividad de las explotaciones y aspirar a la eficiencia en la comercialización.

Se está obteniendo en CultivData una metodología y un prototipo en el que las técnicas analíticas de Big Data son un requerimiento muy importante, dados los volúmenes de datos y variantes de formatos. La velocidad de respuesta y las simulaciones casi en tiempo real requieren de la potencia de procesamiento HPC (High Performance Computing) que el supercomputador LUSITANIA II puede aportar a este tipo de proyectos.

CultivDat2 se propone como nueva versión evolucionada y ampliada de CultivData que se enriquecerá con la propuesta de modelos predictivos basados en técnicas computacionales y de inteligencia artificial garantizando la seguridad de la información y generando modelos matemáticos que ejecutados en el supercomputador LUSITANIA den respuesta a sus usuarios en el menor tiempo posible. El proyecto CultivDat2 propone la convergencia de tecnologías puestas al servicio del sector agrario para producir de forma inteligente y sostenible con la calidad tradicional y basándonos en la experiencia del pasado, el conocimiento del presente y usando la predictibilidad del futuro.

CultivDat2 incorporará a la plataforma CultivData nuevas fuentes de datos provenientes de imágenes satelitales, de composiciones de suelos y de características de aguas de riegos que aporten a la plataforma un enriquecimiento de la información almacenada, procesada y analizada. Esto permitirá incorporar mayor cantidad de información y datos históricos, que es los más importante para que la capacidad predictiva, a través de la ciencia de datos, pueda dar un paso más en la estadística agraria y desarrollar modelos predictivos para el cultivo de datos que faciliten la toma de decisiones y la aplicación de agricultura de precisión.

Para llevar a cabo CultivDat2, se contempla la incorporación de un estudiante trabajador, teniendo en cuenta la mejora y adquisición de competencias y capacidades para el desempeño como tecnólogo de las actividades descritas en el proyecto, comprendidas en la línea estratégica del sector agroalimentario, unida a la línea estratégica de las tecnologías informáticas y de las comunicaciones.

Este proyecto de investigación se encuentra encuadrado en la línea estratégica de Agroalimentación, definida en el VI Plan Regional de Investigación, Desarrollo Tecnológico e Innovación 2017-2020, aprobado mediante Decreto 91/2017, de 20 junio (DOE n.o 121, de 26 de junio).

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación.

Thermoelastic properties of materials are essential to understand the behavior of Earth-forming minerals at high pressures and temperatures or the use of ultra-high temperature ceramics at aerospace applications. However, the computational prediction of the properties is extremely expensive. We have developed a methodology to finite temperature properties such as elastic constants and other mechanical properties such as bulk modulus, shear modulus, Poisson ratio, Young modulus or elastic anisotropy, reducing the computational cost of traditional approaches. However, many questions related to the performance of different exchange correlation functions to predict these properties remains unsolved. In this activity, we strive to calculate thermoelastic properties of a benchmark of materials using different functionals. 

Estudio, desde un punto de vista teórico, de reacciones químicas, para optimizar las condiciones de reacción y los tiempos y rendimientos experimentales y llegar a comprender y explicar los mecanismos por los que transcurren determinados procesos. Utilización del paquete de programas Gaussian para abordar el estudio.

QUOREX está integrado por docentes e investigadores cuyas líneas de trabajo se encuentran financiadas a través de proyectos nacionales y regionales. El grupo trabaja en las siguientes líneas de investigación, en las cuáles la supercomputación es una herramienta importante: estudio de reactividad química en moléculas orgánicas, a elevado nivel teórico (en particular procesos regio-, enantio- y diastereoselectivos catalizados por complejos metálicos); diseño computacional de cápsulas oligoméricas como medios de reacción organizados, evaluando transformaciones selectivas de inclusión y reconocimiento molecular; simulación del centro activo de enzimas catalíticos. Estudio de la interacción con moléculas orgánicas pequeñas que pueden actuar como agonistas o antagonistas del enzima; y modelización de las interacciones de glicolípidos y sustancias anfipáticas derivadas de carbohidratos con superficies metálicas. Entre los objetivos alcanzados en este proyecto destacan los siguientes:

• Una de las líneas de investigación se ha centrado en la síntesis y estudio estructural de bases de Schiff generadas por condensación de aldehídos aromáticos con aminas de diferente naturaleza (aromáticas, alifáticas, aminopolioles y aminoheterociclos). El estudio estructural, basado en experiencias de difracción de rayos X y de resonancia magnética nuclear, se ha completado con estudios teóricos llevados a cabo a nivel DFT, en fase gaseosa y en disolución, que han permitido realizar un completo análisis de los equilibrios iminaenamina en disolución y en estado sólido.
• Se ha realizado el estudio de los equilibrios tautoméricosimina-enamina en varias bases de Schiff derivadas del aminopolioltris (hidroximetil) aminometano. A través de cálculos teóricos realizados utilizando los métodos B3LYP/6-31G* y M06-2X/6-311++G** se ha determinado la estabilidad relativa de cada uno de los tautómeros, así como la del estado de transición correspondiente a su interconversión. Los resultados obtenidos están de acuerdo con la existencia de estructuras enamínicas preferentemente en estado sólido, si bien la tranformaciónimina-enamina debe tener lugar con gran facilidad dada la baja barrera de activación encontrada para dicha transformación (< 8 kcal.mol-1). A través de un protocolo computacional se ha modelado la estructura cristalina, lo que ha puesto de manifiesto la mayor estabilidad de la forma enamínica en el retículo cristalino, hecho que concuerda totalmente con los datos obtenidos a través de difracción de rayos X de monocristal.
• Se ha estudiado también la tautomería imina-enamina en derivados de anilinas y o-hidroxinaftaldehídos, tanto en estado sólido como en disolución. Se han realizado cálculos DFT (a nivel B3LYP/6-31G** y M06-2X/6-311++G**) que han permitido obtener las energías relativas de las formas imínicas, enamínicas y de los estados de transición implicados en su transformación.
• En este caso se ha encontrado que las diferencias de energía entre iminas y enaminas es mucho menor, tanto en estado sólido como en disolución. También se ha cuantificado la proporción de imina presente en todos los equilibrios, mostrando una buena concordancia con las proporciones obtenidas experimentalmente mediante resonancia magnética nuclear. La simulación de la estructura cristalina de un derivado delnaftaldehído ha puesto de manifiesto que la estructura imínica es ligeramente más estable que la enamínica, lo cual encaja con los resultados experimentales obtenidos por difracción de rayos X de monocristal.
• Se han estudiado, además de los equilibrios tautoméricos, los perfiles conformacionales de varias hidrazonas derivadas de naftaldehídos y N-aminoheterociclos. Se ha analizado la variación de energía en función del ángulo diedro C-N-N-C a nivel DFT (B3LYP/6-31G* y M06-2X/6-311++G**), incluyendo el efecto del disolvente mediante el método SMD. Con independencia del disolvente, las formas imínicas son en todos los casos las más estables. Sin embargo, la presencia de dos grupos metilo en posiciones orto en el anillo de anilina implica una menor diferencia de energía entre ambos tautómeros. Además, en todos los casos, ha quedado demostrado que la presencia del par de electrones del nitrógeno adyacente al grupo imino es clave en la estabilización de dicha forma tautomérica.
• Simulación de la reactividad química en el interior de cápsulas moleculares. En los últimos años se ha desarrollado un nuevo método para catalizar reacciones químicas. Se trata de los denominados “matraces” o “cápsulas” moleculares. Éstos consisten en estructuras moleculares que forman una cavidad en su interior, donde se alojan los reactivos y tienen lugar las transformaciones. El mecanismo mediante el que las cápsulas moleculares aceleran las reacciones es tema de debate. Los cálculos realizados han permitido modelar por primera vez una reacción química en el interior de una de estas macromoléculas. Concretamente, se ha estudiado la cicloadición de alquinos con azidas, que da lugar a triazoles, compuestos muy valiosos desde el punto de vista biomédico.
• Hidrogenación de amidas mediante catalizadores basados en rutenio. La reacción de hidrogenación es una de las más importantes en química. Se trata de un proceso que requiere elevadas presiones y temperaturas así como catalizadores específicos. Los catalizadores basados en complejos de rutenio se encuentran entre los más estudiados. Sin embargo, su mecanismo de actuación era desconocido hasta el momento. Los cálculos realizados han permitido conocer todos los pasos a través de los cuales transcurre el proceso, los cambios de energía implicados, así como explicar la formación de los diferentes compuestos químicos a que da lugar la hidrogenación.
• Descubrimiento de un nuevo organocatalizador para la síntesis de tetrazoles por cicloadición de azidas y nitrilos. Los tetrazoles son compuestos de gran importancia ya que intervienen en la preparación de antibióticos y otros fármacos. Los cálculos realizados han permitido diseñar y preparar, en colaboración con el equipo que dirige el Prof. Oliver Kappe en la Universidad Karl-Franzens de Graz, el primer organocatalizador para esta reacción. Su utilización permite preparar tetrazoles de forma muy rápida, lo que hará posible que su producción a gran escala sea más eficiente y barata de lo que es actualmente.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación.

Ultra-high temperature ceramics, UHTCs, are key components of materials used in extreme conditions for aerospace applications. However, the characterisation of these materials at working conditions is extremely expensive and there are few laboratories over the world with the required facilities for that task. Although elastic constant at 0 K are calculated routinely by first principles, temperature-dependent elastic constant calculations are still a difficult challenge because of the lack of well stablished approaches and the high computational cost of these methodologies. In this activity, we strive to calculate the temperature-dependent elastic constants of UHTC materials.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación.

Perovskites have revolutionized solar cell research obtaining efficiencies up to 22% in less than 10 years. In contrast to conventional solar cells, the efficiency of this new generation of solar cells is not controlled by the Shockley-Queisser limit. Ferroelectric materials exhibit a spontaneous electric polarization facilitating the excited carrier separation which is known as bulk photovoltaic effect. While ferroelectric oxides perovskites excel separating effectively excited charges, thy are far for being good sunlight harvesters. Different strategies have been proposed to tune their electronic properties, but doping is the most common route to modify their electronic properties. In this activity, we strive to apply high-throughput techniques to tune the electronic structure of ferroelectric oxides by doping.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación.

Tetramer formation of p53 (TP53) is essential for its tumor suppressor function. The p53 not only acts as a tumor suppressor protein by inducing cell cycle arrest
and apoptosis. More than 50% of human tumors have TP53 gene mutations, and most of them are missense mutations that reduce tumor suppressor activity of
p53 by destabilizing the TP53 formation. A new therapeutical intervention where an active peptide is able to stabilize TP53 tetramers and re-store functional protective activity of p53 is pursued in this project by combining state-of-the-art experimental and computational approaches.
 

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación.

Tetramer formation of p53 (TP53) is essential for its tumor suppressor function. The p53 not only acts as a tumor suppressor protein by inducing cell cycle arrest and apoptosis. More than 50% of human tumors have TP53 gene mutations, and most of them are missense mutations that reduce tumor suppressor activity of p53 by destabilizing the TP53 formation. A new therapeutical intervention where an active peptide is able to stabilize TP53 tetramers and re-store functional protective activity of p53 is pursued in this project by combining state-of-the-art experimental and computational approaches.

El programa de Innovación y Talento (PIT), promovido por la Consejería de Educación y Empleo de la Junta de Extremadura, y destinado a la contratación de desempleados menores de 30 años, combina la formación de tecnólogos con las prácticas profesionales en empresas privadas. Su objetivo es facilitar la inserción laboral y potenciar las capacidades del talento en las siguientes áreas: agroalimentaria, tecnologías de la información y la comunicación, turismo, salud, energías limpias, investigación básica, humanidades y ciencias sociales, economía verde, economía circular y bioeconomía. La duración de cada proyecto concedido es de 9 meses, de los cuales, el 25% consiste en un proceso formativo impartido y tutorizado en CénitS, mientras que el 75% restante se destina al desarrollo de trabajo en las empresas privadas correspondientes. La formación en CénitS tiene por objeto la mejora y adquisición de competencias y capacidades, para el desempeño posterior de actividades como tecnólogos en las empresas seleccionadas, incluyendo además formación específica en competencias colaborativas. Se muestran a continuación los cuatro proyectos principales:

Entendiendo que la prospectiva es el conjunto de análisis y estudios realizados con el fin de explorar o predecir el futuro en una determinada materia, el objetivo general del proyecto Prospéctica será aplicar las tecnologías informáticas con carácter prospectivo para enfrentarse a la influencia que las condiciones del entorno tienen en la aparición y prevalencia de ciertas enfermedades oncológicas, y el papel que desempeña el sistema inmunológico.

Nos enfrentamos a este reto desde dos perspectivas bien diferentes: por un lado, la ingente cantidad de información existente en el campo de la investigación oncológica que la hace realmente inmanejable; y por otro, la dificultad para contar con información de calidad en torno a los pacientes que sufren estas enfermedades a la que, por diferentes motivos (legales, humanitarios, privacidad, etc.), no es posible acceder de forma sencilla.

En todo caso, es sabido que la epigenética demuestra que existen factores de entorno que juegan un papel fundamental para la aparición de algunas enfermedades oncológicas y es nuestra intención aplicar Big data, Machine Learning y Open Data, entre otras tecnologías informáticas, a la información existente para analizarla y estudiarla con la intención de explorar las posibilidades de predicción de ciertas enfermedades en función de los hábitos, costumbres, alimentación, zonas geográficas, nivel cultural, nivel económico, herencia genética, etc. Un factor importante es la edad, ya que con su aumento, se incrementa la predisposición a desarrollar un cáncer, donde juega un papel primordial el sistema inmunológico. Cabe mencionar el trabajo de un biocurator, el cual abarca al control de calidad de la información de datos biológicos, y su organización.

El sistema inmunológico es la defensa natural del cuerpo, lo que hace es atacar los organismos o células extrañas presentes en el organismo. Dicho sistema con la edad, empieza a degenerarse, este declive ocurre más despacio en mujeres que en hombres. Importante mencionar el avance en inmunoterapia para vencer el cáncer.

Para llevar a cabo parte de Prospéctica, se contempla la incorporación de un alumno trabajador, teniendo en cuenta la mejora y adquisición de competencias y capacidades para el desempeño, como tecnólogo, de las actividades descritas en el presente proyecto, comprendidas en el área estratégica de las tecnologías informáticas y de las comunicaciones unidas al campo de ciencias de la salud. 

El desarrollo de la agricultura, comparada con otras áreas, se encuentra retrasado y avanza lentamente. Además, en los próximos años deberá enfrentarse al reto de abastecer a una población mundial en crecimiento al mismo tiempo que se disminuyen las hectáreas cultivables por persona. Esto implica que se debe aumentar considerablemente la productividad.

Para ello, se debe aspirar a una gestión de los cultivos de manera innovadora, profesional y de máxima producción, sobre la base de la observación, la medida y la actuación frente a los datos que se puedan extraer.

Los avances en la ciencia y el desarrollo tecnológico han permitido la implementación de sensores que, junto con la aparición de otras tecnologías como el Big Data y el Internet de las Cosas han hecho posible el avance de las técnicas de agricultura de precisión.

Aunque la incorporación de la agricultura inteligente en las etapas del ciclo de producción (preparación del suelo, siembra, gestión de los cultivos, cosecha y almacenamiento del producto final) presenta numerosas ventajas, sigue en etapa de gestación, con bajos niveles de penetración.

Este Trabajo de Fin de Grado pretende desarrollar un sistema ciberfísico que mediante el uso de sensores, dispositivos y una aplicación informática, permitirá obtener información detallada del cultivo del suelo y de variaciones climáticas más específicas que las técnicas de agricultura tradicional.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

Photovoltaics, PV, devices performance are based on 3 main features: a) efficient light absorption, b) effective charge separation and c) fast transport and charge extraction. Conventional solar cells are good light harvesters but are limited by the Shockley-Queisser limit because carriers are separated by the internal electric field at the p-n junction. Ferroelectric materials, on the other hand, present a spontaneous electric polarization, providing an alternative way to separate excited carriers. Ferrolectric oxide perovskites also present hindrances that should be overcome. Reducing the bandgap from 2-3 eV to 1.5 eV is the main goal, being doping or substitution of the A and B sites, the most common strategy. In this activity, we strive to use high-throughput techniques to tune the bandgap of ferroelectric oxides by doping.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

In the present work, the anisotropic electrical conductivity of GaInP CuPtB type ordered layers will be assessed by using in-situ biasing in a Transmission Electron Microscopy (TEM). The electrical conductivity of GaInP thin films with different degree of order (controlled by the amount of Sb flux during the growth) will be measured in the orthogonal [110] and [1-10] directions. The anisotropy will be evaluated as a function of the density of ordered domains and antiphase boundaries and the results will be discussed in the light of DFT simulations.

El objetivo principal del proyecto ​es crear un novedoso modelo de prestación de servicios que, a través de tecnologías de cloud computing, y con técnicas Big Data y Open Data, permita a especialistas en oncología aplicar medicina de precisión gracias a la ultrasecuenciación genética y a la supercomputación (HPC - High Performance Computing).

El cáncer abarca realmente un complejo grupo de enfermedades con una gran variedad de causas posibles, las cuales incluyen factores genéticos, factores del estilo de vida, como el tabaquismo (alteraciones epigenéticas crónicas inducidas por el humo del cigarrillo en oncogen), la alimentación, el ejercicio y la depresión, factores sobre ciertos tipos de infecciones como pueden ser las provocadas por el virus del papiloma humano (detrás del 10% de los cánceres de mujeres) y elicobacter Pylori, y factores relacionados con el entorno, como la exposición a ciertas sustancias químicas y radiaciones (por ejemplo, el radón, un gas natural que emana de las rocas, responsable entre el 3% y el 14% de las muertes por cáncer de pulmón, según la OMS).

Así, el análisis genético, se ha convertido en la prioridad y objetivo de diversos estudios e investigaciones para la determinación precoz de la enfermedad, el pronóstico y el tratamiento (siendo clave conocer el perfil molecular para la elección de la terapia más adecuada). Este análisis permite ofrecer un tratamiento más adecuado, al ser personalizado, y aumentar así la supervivencia. De este modo, se ha descubierto que alrededor de un 10-15 % de los cánceres (según el tipo) son causados por mutaciones germinales. La secuenciación permite, por tanto, no sólo el beneficio del propio paciente de la enfermedad, sino, por ejemplo, el del resto de miembros de su familia, mediante la toma de medidas preventivas.

El presente proyecto pretende aprovechar las Tecnologías de la Información y la Comunicación para ofrecer, a los especialistas en oncología, nuevas herramientas para aplicar a sus pacientes medicina de precisión que garantice la seguridad y eficacia en sus tratamientos, potenciando a su vez la utilización de las nuevas tecnologías para el uso clínico y el servicio asistencial. Los paradigmas ​ Cloud computing, ​ Big Data y ​ Open Data, abren un esperanzador futuro, tanto para la medicina precisión, como para nuevos modelos de negocio, los cuales deben ser explorados puesto que ello redundará positivamente en la salud de los ciudadanos. Así, la aplicación de estos paradigmas, permitirá acercar al servicio asistencial clínico de forma masiva terapias mucho más efectivas, al tiempo que se generarán los necesarios repositorios de información que podrían ser utilizados para aplicar técnicas de Big Data que, a través de servicios Cloud, acerquen el potencial que toda la información guardada puede poner a disposición de los oncólogos, pacientes, laboratorios, investigadores y empresas de prestación de servicios que, a través de Open Data, encontrarán en este proyecto una clara aplicación de modelo de economía circular.

Se persigue permitir que empresas expertas en Big Data y Cloud Computing puedan afrontar nuevos modelos de negocio donde la supercomputación, las fuentes de datos abiertas y las ciencias de la salud puedan ofrecer a los ciudadanos la esperada medicina de precisión. De este modo, el proyecto permitirá desarrollar un conjunto de innovaciones, servicios y propuestas que beneficien a los sectores productivo, sanitario e investigador, favoreciendo a todos los ciudadanos.

Este proyecto de investigación se encuentra encuadrado en la línea estratégica de Salud, definida en el VI Plan Regional de Investigación, Desarrollo Tecnológico e Innovación 2017-2020, aprobado mediante Decreto 91/2017, de 20 junio (DOE n.o 121, de 26 de junio).

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación. 

Recent years have witnessed a growing interest in the research of molecular materials that can be switched between two different states through the application of an external stimulus (e.g. heat, light) because these materials have a great potential for application in sensors, displays and in information technology. The main goal of this Activity is to understand the mechanisms underlying the two-step spin transition of a recently-prepared material made of bis-dithiadiazolyl diradicals and to decipher the origin of the geometrical frustration of one of its phases. Our results will provide useful insights on how to properly harness labile pi-pi interactions in stacks of diradicals in order to develop new diradical-based switchable materials.

Extremadura es reconocida como una región que aporta productos agrícolas y ganaderos de gran calidad. Además, los últimos años se han caracterizado por el notable esfuerzo que ha realizado la región para no perder la revolución tecnológica y así, las TIC se han incorporado a todos los ámbitos de la sociedad.

Tal vez el sector agropecuario haya sido de los de menor adopción de las nuevas técnicas, por lo que hay un gran recorrido para que la agricultura y la ganadería mejoren sus métodos tradicionales, sin que ello suponga una merma en la calidad que se reconoce internacionalmente a sus productos.

El proyecto CultivData pretende desarrollar e implementar herramientas que permitan mejorar no sólo la eficiencia, sino también la productividad, la sostenibilidad y la calidad del sector agropecuario extremeño.

La propuesta presenta una investigación de carácter transversal de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones, y su aplicación en la sociedad, que conlleva la interacción con áreas del conocimiento como la agricultura, la eficiencia en la utilización de los recursos naturales y la optimización de la calidad de los productos derivados de las explotaciones agrícolas.

SCINAP es un proyecto de investigación industrial basado en la aplicación de Internet of Things (IOT) y del paradigma de Industria 4.0 en el vector tecnológico de Agricultura de precisión, para la generación de modelos que den respuesta a algunas de las principales cuestiones planteadas en la visión actual de la Política Agraria Comunitaria en materia de agricultura.

Así, la realización de este proyecto actúa sobre un amplio escenario que pretende la mejora y optimización de las explotaciones de frutales, mediante la aplicación de la agricultura de precisión, orientada a la aplicación de nuevas tecnologías para el seguimiento y evolución de los cultivos, de cara a la consecución de nuevos modelos eficientes y sostenibles de producción de frutales.

El objetivo principal del proyecto es evaluar la utilidad y seguridad de la hemodiálisis (HD) progresiva como modalidad de inicio del tratamiento renal sustitutivo (TRS). Para ello se compararan los resultados obtenidos en 76 pacientes que iniciarán TRS con una sola sesión por semana (HD progresiva), con otros 76 pacientes que inician TRS con tres veces por semana (HD convencional). Si se corroboran los resultados, se podrá mejorar la prescripción de la dosis de HD en los pacientes incidentes, mientras que estos mantienen su función renal residual (FRR). Ello mejoraría de forma significativa su calidad de vida, al evitarse un número considerable de desplazamientos, junto a un importante ahorro económico. 

El programa de Innovación y Talento (PIT), promovido por la Consejería de Educación y Empleo de la Junta de Extremadura, y destinado a la contratación de desempleados menores de 30 años, combina la formación de tecnólogos con las prácticas profesionales en empresas privadas. Así, su objetivo es facilitar la inserción laboral de jóvenes y potenciar las capacidades del talento de la región extremeña en las siguientes áreas estratégicas: agroalimentaria, tecnologías de la información y la comunicación (TIC), turismo, salud, energías limpias, investigación básica, humanidades y ciencias sociales, economía verde, economía circular y bioeconomía.

Los paradigmas Cloud computing, Big Data y Open Data abren un esperanzador horizonte para la medicina de precisión y también para nuevos modelos de negocio, que es necesario explorar, porque ello redundará tanto en la salud de los ciudadanos como en la economía. La incorporación de estos nuevos mecanismos permitiría llevar al servicio asistencial clínico de forma masiva terapias mucho más efectivas a la vez que se generarían los necesarios repositorios de información que podrían ser usados para aplicar técnicas de Big Data que, a través de servicios Cloud, acerquen el potencial que toda la información almacenada puede poner a disposición de los oncólogos, pacientes, laboratorios, investigadores y empresas de prestación de servicios que, a través de Open Data, pueden encontrar en este proyecto una clara aplicación de modelo de economía circular de forma que, la actual carencia de información valiosa deje de ser un inconveniente en poco tiempo si empezamos ya a actuar con proyectos como OncogenTIC.

Así, el objetivo general de OncoGenTIC es analizar la viabilidad de creación de un modelo de prestación de servicios que, a través de Cloud y con mecanismos Big y Open Data, permita a los oncólogos aplicar medicina de precisión gracias a la ultrasecuenciación genética y a la supercomputación.

The Innovation and Talent Program (PIT), promoted by the Office of Education and Employment of the Junta of Extremadura, and aimed at hiring unemployed people under 30, combines the training of technologists with professional practices in private companies. Thus, its objective is to facilitate the job placement of young people and to enhance the skills of the Extremadura region's talent in the following strategic areas: agro-food, information and communication technologies (ICT), tourism, health, clean energies, basic research, humanities and social sciences, green economy, circular economy and bioeconomy.

The Cloud Computing, Big Data and Open Data paradigms open a hopeful horizon for precision medicine and also for new business models, which need to be explored, because it will result in both the health of citizens and the economy. The incorporation of these new mechanisms would make it possible to bring much more effective therapies to the clinical care service in a massive way, while generating the required repositories of information that could be used to apply Big Data techniques that, through Cloud services, bring the potential that all the information stored can make available to oncologists, patients, laboratories, researchers and service delivery companies that, through Open Data, can find in this project a clear application of circular economy model so that, the current lack of valuable information ceases to be an inconvenience in a short time if we start to work with projects such as OncogenTIC.

Thus, the general objective of OncoGenTIC is to analyze the viability of creating a provision of services model that, through Cloud and Big and Open Data mechanisms, allows oncologists to apply precision medicine thanks to genetic ultrasequencing and supercomputing.

El programa de Innovación y Talento (PIT), promovido por la Consejería de Educación y Empleo de la Junta de Extremadura, y destinado a la contratación de desempleados menores de 30 años, combina la formación de tecnólogos con las prácticas profesionales en empresas privadas. Así, su objetivo es facilitar la inserción laboral de jóvenes y potenciar las capacidades del talento de la región extremeña en las siguientes áreas estratégicas: agroalimentaria, tecnologías de la información y la comunicación (TIC), turismo, salud, energías limpias, investigación básica, humanidades y ciencias sociales, economía verde, economía circular y bioeconomía.

El objetivo general del proyecto IoTAgro 4.0 es desarrollar un prototipo con una arquitectura hardware y de comunicaciones adaptable a los sistemas de producción basados en sensores/actuadores. El prototipo incorporará además un nuevo esquema de capacidad de auto-aprendizaje centrado en desarrollos en Cloud, a partir de Big Bata, que permita disponer de algoritmos genéticos específicos y customizados a la realidad del proceso y sector en el que se integrarán.

De esta forma, se busca la aplicación de nuevas tecnologías en el manejo de nutrientes, del suelo y del cultivo para la consecución de nuevos modelos eficientes y sostenibles de producción de frutales.

La propuesta se centrará en el diseño y desarrollo del prototipo centrado en el manejo del suelo. En general resulta todavía una labor costosa en tiempo e inversión. Es preciso el desarrollo de sistemas distribuidos al que se puedan conectar sensores de diferentes tipos, capaces de generar de forma precisa, rápida y barata la información necesaria y ya elaborada para su aplicación. De modo que el proyecto se centra en disponer una solución que aborda el problema de la adquisición de datos y su vuelco de forma útil para el agricultor. Este aspecto es fundamental para que la agricultura de precisión pueda practicarse de forma generalizada.
 

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación. 

A large number of small molecules currently under development as drug candidates are hydrophobic, and as a result many of these drugs may not make it to market because of problems encountered due to poor water solubility. The therapeutic effects of many drugs already on the market could also be enhanced by developing drug delivery vehicles which increase their solubility. This work is a multiscale analysis of the formation and degradation of self-assembling phospholipid micelles for their potential application in the delivery of these hydrophobic drug molecules by encapsulating them within the hydrophobic core of the micelle and then degrading to release the hydrophobic drugs at the target site.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación. 

Oxide heterostructure (OH) with spin-orbit-coupling like SrIrO3/SrTiO3 have the potential to be designed as topological insulators, either band or Mott types. This roots on the properties exhibited by the iridates family of Ruddlesen-Proper series since the members with n=1,2,∞ are antiferromagnetic (AFM) Mott insulator, AFM band insulator and paramagnetic semimetal phases respectively. There is a number of works relating the RPS properties and thin film configurations of strain and oxygen vacancies which could provide an atomic engineering path towards topological phases and transitions, however the topic is still at its infancy. This project aims to tackle this issue using simulation techniques efficient of providing an experimentally realistic scenario of the quantum mechanisms such as the octahedral distortion and bandwidth in OH.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación. 

The present work summarizes the results of combining experimental Electron Energy Loss Spectroscopy measurements and Density Funtion Theory (DFT) simulations to detect and quantify oxygen vacancies in bismut oxide nanowires. The combination of experimental results and ab initio calculations give the possibility of understanding the optoelectronic properties of the sample and, since, one can control the percentage and the position of oxygen vacancies, it allows to analyze their effect. The theoretical calculations of the electronic structure were carried out using the linearized augmented plane wave (LAPW) method based on DFT, implemented on WIEN2k ab initio simulation package.

Este grupo operativo se centra en la aplicación los sistemas PLF (Precision Livestock Farming) para la consecución de modelos de bienestar animal, a partir de la monitorización, en tiempo real, del comportamiento y respuesta de los animales, frente a nuevas formulaciones alimenticias y nutricionales que reducen la huella de carbono y el impacto ambiental de las explotaciones bobinas de carácter intensivo.

Este grupo operativo tiene como objetivo la mejora y optimización de las explotaciones de frutales, mediante la aplicación de la agricultura de precisión, orientado a la aplicación de nuevas tecnologías en el manejo de nutrientes, del suelo y del cultivo para la consecución de nuevos modelos eficientes y sostenibles de producción de frutales.

El objetivo principal de este proyecto se centra en la aplicación de los sistemas PLF (Precision Livestock Farming) para la consecución de modelos de bienestar animal, a partir de la investigación de nuevos sistemas ciberfísicos basados en el concepto de Internet de las Cosas (IoT) destinados a la monitorización, en tiempo real, del comportamiento y respuesta de los animales, en las explotaciones bovinas de carácter intensivo.

The general objective of the project is to determine the effects produced in ruminant animals, both in terms of their influence on the methane footprint, and in the repercussions on meat quality, animal welfare and production costs, due to the incorporation of polyphenols in their diets.

The RUMIMETA project focuses on the consideration that animal production is an important source of greenhouse gas (GHG) emissions throughout the world. Depending on the approach used for the quantification and the type of emissions studied, different institutions (IPCC, FAO, EPA and others) have calculated that the contribution of livestock to global emissions of anthropogenic GHGs represent between 7 and 18 percent of the total emissions.

From these works it has been possible to evaluate the potential of practices related to nutrition, the generation of manure and animal husbandry in the reduction of methane and nitrous oxide, that is, in GHG emissions other than carbon dioxide, in animal production.

These practices were classified into enteric CH4 mitigation practices, manure management and animal husbandry. Emphasis was placed on the mitigation practices of enteric CH4 of ruminants and on manure mitigation practices of both ruminant and mono-gastric species. A literature review has been carried out, focused on the search for studies that use methods of life cycle analysis and simulations. The evaluation of mitigation practices is fundamental for the use of adequate units in a way that accurately reflects the potential impact of the quality and composition of the diet. In this way, these parameters show more precisely the effect of a certain mitigation practice on food consumption and animal production efficiency.

This point is an important key that is trying to investigate from different points of view, one of them lies in the introduction in nutritional and nutritional formulations of animals of new components that reduce the emission of this type of GHG during the processes of rumination.

This point is an important key which is being researched from different points of view, one of them lies in the introduction of new components in the nutritional formulations of animals, that reduce the emission of this type of GHG during the processes of rumination.

There is a growing concern regarding animal welfare in the production systems. The possible repercussions on the welfare of the animals of any change introduced in a production model (management, food, sanitary, etc.,) must be evaluated, always taking as reference the current management system. In this way, the activity proposed in this work focuses attention on precision Precision Livestock Farming (PLF) as a tool to research and evaluate, through the application of ICT, the welfare of animals with minimal or no interference in their vital space.

El objetivo general del proyecto es determinar los efectos producidos en animales rumiantes, tanto a nivel de su influencia en la huella de metano, como en las repercusiones en la calidad de la carne, bienestar animal y costes de producción, debido a la incorporación de polifenoles en las dietas de los mismos.

El enfoque del proyecto RUMIMETA, centra su atención en la consideración de que la producción animal es una fuente importante de emisión de gases de efecto invernadero (GEI) en todo el mundo. Dependiendo del enfoque utilizado para la cuantificación y del tipo de emisiones estudiadas, diferentes instituciones (IPCC, FAO, EPA y otras) han calculado que la contribución del ganado a las emisiones mundiales de los GEI antrapogénico representan entre el 7 y el 18 por ciento de las emisiones totales.

A partir de estos trabajos se ha podido evaluar el potencial de las prácticas relacionadas con la nutrición, la generación de estiercol y la cría de los animales en la disminución del metano y del óxido nitroso, es decir, en las emisiones de los GEI diferentes al dióxido de carbono, en la producción animal.

Estas prácticas se clasificaron en prácticas de mitigación del CH4 entérico, de gestión del estiércol y de la crı́a animal. Se hizo énfasis en las prácticas de mitigación del CH4 entérico de los rumiantes y en las prácticas de mitigación del estiércol tanto de especies rumiantes como mono-gástricas. Se ha realizado una revisión bibliográfica centrando la búsqueda de estudios que emplearon métodos de análisis del ciclo de vida y de simulaciones. La evaluación de las prácticas de mitigación es fundamental el uso de unidades adecuadas de forma que se refleje con exactitud el impacto potencial de la calidad y la composición de la dieta. De este modo estos parámetros muestran con mayor precisión el efecto de una determinada práctica de mitigación en el consumo de alimentos y en la eficiencia de la producción animal.

Este punto es una clave importante que se está tratando de investigar desde diferentes puntos de vista, uno de ellos radica en la introducción en las formulaciones alimenticias y nutricionales de los animales de nuevos componentes que reducen la emisión de este tipo de GEI durante los procesos de rumia.

Existe una preocupación creciente por todo lo tocante al bienestar animal en los sistemas productivos. Por lo tanto, cualquier cambio que se introduzca en un modelo de producción: manejo, alimentación, sanitario,etc, debe ser evaluado en las posibles repercusiones sobre el bienestar de los animales, tomando siempre como referencia el sistema actual de gestión. En este marco de bienestar animal, la actividad planteada en este trabajo, centra la atención en la ganaderı́a de precisión o Precision Livestock Farming (PLF) como herramienta para investigar y evaluar, a través de la aplicación de las TIC’s, el bienestar de los animales con una interferencia mı́nima o nula en su espacio vital.

It is estimated that approximately 1 in 200 births can be affected by the 6,000 known monogenic diseases. Establishing the pathogenicity of the mutations detected by means of NextGeneration Sequencing in the sequence of the genes involved will be of vital importance for the development of therapies in order to develop the Precision Medicine concept.

However, the lack of access to information about these variations means that their pathogenicity is unknown (VUS, V ariant of Uncertain Significance). The percentage of VUS can be reduced by accessing as much information as possible about the gene related to the disease under investigation, where the variations found in it are particularly important. The main problem is that the information is scattered, which hinders the access to it and supposes an economic expense and an increase of the difficulty in processing information.

One of these sources of information is the genealogical one, which is very useful in the study of the incidence of hereditary diseases within a family, in consultations of genetic counseling. However, the documentary heritage of the populations can also be found scattered,  with limited or no access, so the genealogical information is limited to that provided by patients when they request a consultation.

The objective of the project is to study the benefits of the unification of heterogeneous information sources to the study of hereditary diseases (specifically the genealogical heritage and genetic information), which will serve to reduce the ratio of variables of uncertain significance detected in next-generation sequencing studies. To do this, it is proposed to focus the study on a group of people from a genetically relevant population, in order to sequence their genome (specifically the genes associated with the chosen disease) and to unify it with their genealogical information.

To manage and analyze the information, as well as to extract knowledge of it, the use of supercomputing resources in combination with big data techniques is proposed. Thus, by using HPC (High Performance Computing) techniques, the data and genetic sequences will be processed in the shortest possible time, while guaranteeing storage, security and high availability of the information used.

In addition, the use of standardized forms of information will be taken into account, as well as the ethical aspects derived from the performance of health-related treatments.

The high-level information generated will follow the open data philosophy, always complying with current legislation on security and information protection. Likewise, the data will be made available to users through services deployed by means of the cloud computing paradigm.

Se estima que aproximadamente 1 de cada 200 nacimientos pueden verse afectados por las 6.000 enfermedades monogénicas conocidas. Establecer la patogenicidad de las mutaciones detectadas mediante técnicas de secuenciación masiva o ultrasecuenciación (NGS, NextGeneration Sequencing) en la secuencia de los genes implicados será de vital importancia para el desarrollo de terapias enmarcadas en el concepto Precision Medicine.

No obstante, la falta de acceso a información sobre esas variaciones hace que su patogenicidad se desconozca (VUS, V ariant of Uncertain Significance ). El porcentaje de VUS puede ser reducido accediendo a la mayor cantidad de información sobre el gen relacionado con la enfermedad investigada, donde cobran especial importancia las variaciones encontradas en el mismo. El principal problema es que la información se encuentra dispersa, lo cual dificulta el acceso a la misma y supone un gasto económico y un aumento de la dificultad procesando la información.

Una de esas fuentes de información es la genealógica, la cual resulta de gran utilidad en el estudio de la incidencia de enfermedades hereditarias en el seno de una familia, en consultas de consejo genético. No obstante, el patrimonio documental de las poblaciones se puede encontrar también disperso o bajo acceso limitado o nulo, por lo que la información genealógica se limita a la proporcionada por pacientes cuando solicitan una consulta.

El objetivo del proyecto es estudiar los beneficios de la unificación de fuentes de información heterogéneas al estudio de enfermedades hereditarias (específicamente el patrimonio genealógico e información genética), lo que servirá para reducir la ratio de variables de significado incierto detectadas en estudios de secuenciación masiva. Para ello, se propone enfocar el estudio a un conjunto de personas de una población relevante desde el punto de vista genético, para secuenciar su genoma (concretamente los genes asociados a la enfermedad elegida) y unificarlo con su información genealógica.

Para gestionar y analizar la información, así como para extraer conocimiento de la misma, se plantea el uso de recursos de supercomputación en combinación con ténicas de big data. Así, mediante técnicas de HPC (High Performance Computing ), se procesarán los datos y secuencias genéticas en el menor tiempo posible, garantizando a su vez el almacenamiento, la seguridad y la alta disponibilidad de la información con la que se trabaja.

Por otra parte, se tendrá en cuenta el uso de formatos estandarizados de información, así como los aspectos éticos derivados de la realización de tratamientos relacionados con la salud.

La información de alto nivel generada seguirá la filosofía opendata, cumpliendo siempre con la legislación vigente en materia de seguridad y protección de la información. Así mismo, los datos se pondrán a disposición de los usuarios a través de servicios desplegados mediante el paradigma del cloud computing.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación. 

Study of the generation and evolution of nonlinear excitations in two-component (pseudo-spin 1/2) 2D Bose-Einstein condensates of ultracold atomic gases. The project will be focused on the onset of the instabilities in stationary states that give place to the appearance of vortices and solitons.
 
The equations of motion of the coupled superfluids, in a mean field approximation, will be numerically solved by means of a massively parallel Trotter-Suzuki-MPI solver, with all computational details made available to the public to ensure easy reproduceability of the results.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación. 

Study of different properties of small carbon clusters, fullerenes, metal clusters and biomolecules. The main purpose is to understand the mechanism behind the collisions of these species with highly charged atomic ions and energetic photons.
In carbon clusters, the project is focused on properties such as the electronic structure, geometrical properties and stability. For that it uses usual quantum chemistry methods (coupled cluster and multireference methods) as well as Density Functional Theory (DFT).

Study of the charge transfer and fragmentation in collisions of highly charged fullerenes, using a time-dependent close-coupling method developed in our group. The energy deposited leads to fragmentation, which we study using statistical methods also developed in our group.

Study of bigger systems, such as biomolecules (i.e. uracyl or adenine). Application of statistical methods and time-dependent DFT to study the fragmentation of such molecules after collisions with ions and photons.

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación. 

Our understanding of the dynamics of flexible (Gaussian coil) polymer systems is relatively well developed. However, other advanced applications of polymers such as organic electronics and biomaterials usually combine flexible polymers with a diversity of semi-rigid and rigid polymer structures. In comparison with flexible polymers, extremely little is known about the dynamics of rigid macromolecules [1-2]. Many of these novel semiconducting and bio-functional polymers have very rigid chain topologies due to the presence of PI-conjugated orbitals or strong hydrogen bonded structures. The incorporation of these functionalities into polymers leads to macromolecules that contain both stiff, rod-like regions and flexible, Gaussian coil-like regions.  Some examples of these type of novel materials include PEGylated proteins, block copolymer for LEDs and photovoltaics, drug delivery micelles, and hydrogels for tissue engineering. Understanding the processing, mechanics, and kinetics of self-assembly in these materials demands a fundamental understanding of the mechanisms of molecular motion in these hybrid rigid-flexible systems. Recent studies have focused mostly on the synthesis and thermodynamics of these materials.

In this project, we intend to acquire a theoretical understanding of the dynamics of hybrid polymers containing both rigid rod-like and flexible coil-like blocks, both in dilute solutions and in entangled melts.  For that purpose, we will do coarse-grained molecular dynamics (MD) simulations of the systems. Given the large parameter space of the problem (molecular weight, fraction of rod and coil blocks, number of blocks, concentration, etc), the project will require the calculation of a vast number of simulations. In addition to MD, Brownian dynamics (BD) simulations of coarse-grained single chain models will be used to fit and interpret the obtained. Our previous experience in development and use of models and methods for the study of the dynamics of polymers [3-5] makes us confident that the current project will produce exciting new and valuable results. In addition, the project will be run in collaboration with Prof. Bradley Olsen, from MIT, one of the leading researchers in the field of experimental synthesis and characterization of hybrid block-copolymers and also one of the leading theoreticians in the area. The results of our simulations will be compared against the vast and recent collection of experimental data on diffusion [6-7] of this type of materials.

The project will provide a first step towards the understanding of the rich and complex dynamics of rod-coil polymers at the molecular level, as well as a basis for further investigation of more complex dynamic aspects like internal modes and rheological response. In the long term, the results of this project will enable further progress in the engineering (both processing and properties) of these materials in the advanced applications mentioned above.

Entre los patógenos que causan las mayores tasas de mortalidad y morbilidad en los seres humanos y los animales podemos nombrar los virus. Sin embargo, en la gran mayoría de los casos, no hay vacunas o tratamientos terapéuticos eficaces. A la familia Flaviviridae de virus pertenecen una serie de patógenos humanos de gran relevancia médica. Virus como el virus de la hepatitis C, el virus de la fiebre amarilla, el virus West Nile, el virus de la encefalitis transmitida por garrapatas, el zika y el dengue pertenecen a esta familia. El dengue (DENV), así como el zika (ZIKV), causan las enfermedades virales transmitidas por artrópodos más frecuentes entre los seres humanos, afectando a millones de personas al año. Estas enfermedades han evolucionado en los últimos tiempos desde una ocurrencia esporádica a un gran problema de salud pública de orden mundial. Es significativo que todos los procesos inherentes al ciclo de replicación viral están directa o indirectamente relacionados con sistemas de membrana o membranas derivadas de ellas. Todo aquello que pueda interferir con cualquiera de estos procesos sería potencialmente útil para que el virus o bien no puede entrar o bien no pueda salir de la célula. Nuestro grupo tiene como objetivo estudiar la estructura y la interacción con diferentes tipos de sistemas modelo de biomembrana de varios dominios de péptidos derivados de las proteínas estructurales y no estructurales de los virus DENV y ZIKV. A partir del conocimiento experimental que tenemos sobre las proteínas estructurales y no estructurales del DENV, nuestros objetivos son el estudio in silico de la dinámica molecular de los péptidos seleccionados de DENV y ZIKV interactuantes con sistemas modelo de  iomembranas, la obtención de información exhaustiva sobre su estructura y su interacción específica con los lípidos, la determinación mediante in silico screening y peptide docking con el fin de obtener péptidos antivirales y moléculas bioactivas contra aquellas estructuras obtenidas anteriormente, y en su caso probarlas in vitro para comprobar su efectividad utilizando diferentes composiciones de biomembranas modelo. Todo esto permitirá el desarrollo de nuevos compuestos útiles para la mejora de las terapias combinadas con el fin de lograr el objetivo final, la erradicación de las infecciones virales producidas por DENV y ZIKV.

El objetivo general de la presente investigación es sintetizar nuevos complejos con enlaces múltiples heterometálicos y estudiar su reactividad en un sentido amplio, poniendo especial atención en los procesos generales de activación de moléculas sencillas y su posible utilidad en campos más aplicados como la catálisis. Se parte de la hipótesis, contrastada en distintos estudios experimentales previos, de que los compuestos con enlaces múltiples heterometálicos pueden mostrar una reactividad superior a la de sus homólogos homometálicos, debido a la polaridad intrínseca del enlace heteronuclear. En particular, y aprovechando la gran experiencia del grupo investigador en el área de los compuestos carbonílicos homobinucleares de los elementos de transición, se abordará la síntesis de nuevos compuestos carbonílicos y ciclopentadienílicos con enlaces múltiples entre átomos metálicos diferentes, principalmente de los grupos 6 a 8, estabilizados mediante ligandos puente de tipo fosfuro (PR2) o fosfinideno (PR), que adicionalmente pueden contener, o no, ligandos hidruro puente. En una fase posterior se estudiará la reactividad general de estos complejos frente a moléculas orgánicas e inorgánicas sencillas, y frente a otros complejos metálicos, y también se analizará su actividad en relación con algunos procesos de interés más aplicado, tales como procesos de hidrogenación, activación de óxidos de nitrógeno y del fósforo elemental.

Se denominan vidrios metálicos a los materiales amorfos compuestos mayoritariamente por elementos metálicos. Los vidrios metálicos fueron descubiertos en 1960, y desde entonces han sido objeto de gran interés científico a causa de sus peculiares propiedades. La falta de estructura cristalina permite obtener materiales con resistencia mecánica superior a aleaciones cristalinas de composición similar, y también se han obtenidos excelentes aleaciones magnéticas blandas, que se utilizan en transformadores de muy bajas perdidas.

Los vidrios metálicos se producen por enfriamiento rápido, de forma similar a los vidrios tradicionales basados en óxido de Silicio. Durante el enfriamiento la viscosidad del líquido aumenta varios ordenes de magnitud, y cuando la viscosidad supera un valor crítico el líquido sobreenfriado queda cinemáticamente “congelado”. Es decir, el material conserva la estructura atómica del líquido del que procede. Este proceso se conoce como transición vítrea, y es uno de los problemas abiertos en la investigación de la física de materiales. Se trata de un problema complejo de mecánica estadística no estacionaria, y por este motivo la simulación numérica mediante Dinámica Molecular es una técnica muy valiosa en su estudio, complementando la información experimental.

La dinámica de los vidrios por debajo de la transición vítrea es también objeto de intensa investigación. Dado que se trata de materiales fuera del equilibrio termodinámico sufren procesos de relajación hacia estructuras termodinámicamente más estables, en tiempos de relajación que van desde segundos hasta cientos de años. La comprensión de estos procesos es esencial para comprender su respuesta en condiciones de servicio, y por lo tanto para definir sus posibles aplicaciones tecnológicas.

Experimentos recientes han mostrado que la aplicación de esfuerzos mecánicos sobre un vidrio metálico puede generar anisotropía atómica. De este modo, tras la aplicación del esfuerzo se generan direcciones privilegiadas en el vidrio, y las propiedades mecánicas del material en las diferentes direcciones se ven afectadas. Para analizar este fenómeno, el grupo de investigación ha realizado un experimento utilizando radiación Sincrotrón en ESRF (European Synchrotron Radiation Facility, Grenoble, Francia), en el que se ha analizado la respuesta estructural de la aleación amorfa Pd42.5Ni7.5Cu30P20. Se escogió este material porque se trata de un vidrio metálico dúctil, estable en un amplio rango de temperaturas y resistente a la oxidación.

Este proyecto, asistencial y de investigación, está siendo desarrollado por el Servicio de Inmunología y Genética Molecular del Hospital San Pedro de Alcántara de Cáceres (Servicio Extremeño de Salud) en colaboración con investigadores de la Fundación COMPUTAEX. Las nuevas técnicas de secuenciación masiva de ADN, cuyo uso se está imponiendo en el ámbito de la genética y la bioinformática, permiten secuenciar el genoma de un ser humano con una reducción en términos de tiempo y coste económico cada vez mayor. Por ello, se hace necesaria la utilización de supercomputadores como LUSITANIA, que además de procesar la ingente cantidad de datos generada, para poder estudiar la información contenida en el ADN, permite simular rasgos complejos de genes, estructuras subatómicas y tridimensionales, así como aminoácidos de las proteínas.

Algunos derivados de las 2-amino-2-desoxialdosas se presentan mayoritariamente bajo la forma anomérica α (hidroxilo anomérico axial), lo cual tiene fácil explicación invocando el efecto anomérico que favorecería el predominio de compuestos con el hidroxilo anomérico axial frente a las disposiciones ecuatoriales que los motivos estéricos deberían favorecer.

Se han descrito no obstante una serie de productos en los que la única forma anomérica presente es la β (hidroxilo anomérico ecuatorial) contraviniendo aparentemente al efecto anomérico esperado: Iminas derivadas de aldehídos aromáticos, iminas derivadas de 2-amino-2-desoxialdosas y, más concretamente y como parte detonante de esta investigación, iminas derivadas de 2-amino-2-desoxi-D-glicero-L-gluco-heptopiranosa cuyo comportamiento fue definido a partir de investigaciones del Departamento de Química Orgánica e Inorgánica de la Universidad de Extremadura.

Todos estos derivados pueden ser utilizados para proteger el grupo amino en síntesis gobernando la configuración anomérica de 2-amino-2-desoxialdosas.

El déficit selectivo de IgA es la inmunodeficiencia primaria más frecuente en nuestro medio. Su etiopatogenia es muy compleja y poco comprendida. Aunque presenta agregación familiar un un modelo de herencia mendeliano, sus causas genéticas todavía no se han encontrado. Hasta la fecha no se han utilizado plataformas de secuenciación masiva que analicen el exoma completo o arrays de CGH de alta resolución (de 1 millón de sondas) para el estudio de las variantes en el número de copias genéticas. La hipótesis residió en que estos análisis podrían desentrañar las alteraciones genéticas implicadas en la enfermedad.

El grupo de investigación QUOREX de Química Orgánica, catalogado tanto en la Universidad de Extremadura como en la Junta de Extremadura (FQM-007), está integrado por docentes e investigadores cuyas líneas de trabajo se encuentran financiadas a través de proyectos nacionales (Ministerio de Ciencia e Innovación) y regionales (Consejería de Economía, Comercio e Innovación).

El grupo trabaja en las siguientes líneas de investigación, en las cuáles la supercomputación es una importante herramienta:

• Estudio de reactividad química en moléculas orgánicas, a elevado nivel teórico; en particular procesos regio-, enantio- y diastereoselectivos catalizados por complejos metálicos.
• Diseño computacional de cápsulas oligoméricas como medios de reacción organizados, evaluando transformaciones selectivas de inclusión y reconocimiento molecular.
• Simulación del centro activo de enzimas catalíticos. Estudio de la interacción con moléculas orgánicas pequeñas que pueden actuar como agonistas o antagonistas del enzima.
• Modelización de las interacciones de glicolípidos y sustancias anfipáticas derivadas de carbohidratos con superficies metálicas.

El proyecto Estirpex supuso el despliegue de software libre en la infraestructura de LUSITANIA, para procesar la secuencia genética de determinados exomas, almacenar la información generada y filtrar y visualizar los resultados obtenidos; pero también, la apertura de una serie de líneas de trabajo destinadas a la optimización de los procesos de obtención de información de alto nivel, relacionada con los estudios de secuenciación masiva realizados.

La experiencia que, la Fundación COMPUTAEX ha demostrado en el desarrollo de otros proyectos del ámbito de la sanidad, se ve reforzada por el auge que el concepto Precision Medicine está experimentando, de lo que se deduce que el momento en el que se enmarca el desarrollo de Estirpex-2 es inmejorable.

El proyecto Estirpex-2 persigue, bajo la Estrategia RIS3 (Estrategia de Investigación e Innovación para la Especialización Inteligente de Extremadura, Áreas de Excelencia de la salud y de Excelencia de las TIC), la continuidad del trabajo desarrollado en el proyecto Estirpex. Concretamente, Estirpex-2 se corresponde con el estudio, desarrollo y despliegue de servicios para sectores económicos relevantes en la región que puedan beneficiarse de la tecnología de secuenciación genética masiva (NGS, Next-Generation Sequencing), apoyada en el uso de la supercomputación.

Estirpex-2 perseguía ampliar las investigaciones y los trabajos realizados durante el proyecto Estirpex desplegando de un catálogo de servicios de ultra-secuenciación, que permitiera a los sectores económicos más relevantes de la región el acceso a las ventajas que ofrece la secuenciación masiva.

El despliegue de dichos servicios suponía la asunción de responsabilidades en materia de seguridad, debido a la naturaleza sensible de la información que podía tratarse. Por tanto, era necesaria la realización de un estudio de seguridad que estableciera las medidas que debían implementarse para un adecuado cumplimiento legal.

The Estirpex project involved the deployment of free software in the infrastructure of LUSITANIA, to process the genetic sequence of certain exomes, store the information generated and filter and visualize the results obtained; but also, the opening of a series of lines of work aimed at optimizing the processes of obtaining high-level information, related to the massive sequencing studies carried out.

The experience that the COMPUTAEX Foundation has demonstrated in the development of other projects in the field of healthcare, is reinforced by the rise that the Precision Medicine concept is experiencing, from which it is deduced that the moment in which development is framed of Estirpex-2 is unbeatable.

The Estirpex-2 project pursues, under the RIS3 Strategy (Strategy for Research and Innovation for the Specialization of Extremadura, Areas of Excellence in Health and Excellence of ICT), the continuity of the work developed in the Estirpex project. Specifically, Estirpex-2 corresponds to the study, development and deployment of services for relevant economic sectors in the region that can benefit from the technology of Next-Generation Sequencing, supported by the use of supercomputing.

Estirpex-2 sought to expand the research and work carried out during the Estirpex project by deploying a catalog of ultra-sequencing services that would allow the most important economic sectors in the region to access the advantages offered by mass sequencing.

The deployment of these services implied the assumption of responsibilities in terms of security, due to the sensitive nature of the information that could be treated. Therefore, it was necessary to carry out a security study that established the measures that should be implemented for an adequate legal compliance.

El proyecto CENITAL nació en 2013 para dar respuesta a varios objetivos de la Fundación COMPUTAEX, estando centrado especialmente en aspectos emergentes de las tecnologías más avanzadas en materia de cómputo y comunicaciones. 

Los trabajos se estructuran en los siguientes subproyectos y actividades:

• Green-Code: su objetivo es el desarrollo eficiente de código fuente, partiendo de la propia eficiencia energética de los dispositivos tecnológicos sobre los que se ejecuta el código, enfocándose especialmente en la supercomputación de altas prestaciones.
• Ultrasecuenciación genética - Estirpex: persigue la creación de una plataforma online que permita el acceso a profesionales del ámbito sanitario, a un repositorio piloto de datos históricos y clínicos de ciudadanos de Extremadura, así como profundizar en el estudio de enfermedades hereditarias, a través de la obtención y análisis de variaciones en la secuencia genética del exoma de las personas representadas, obtenida mediante tecnologías NGS (Next-Generation Sequencing).
• Eco-trafic: su objetivo principal es proporcionar a las ciudades extremeñas servicios de cloud computing y supercomputación para una gestión eficaz, eficiente y sostenible del tráfico rodado, utilizando los paradigmas de Big Data y Open Data.
• TaxonomTIC: persigue identificar qué son las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC), los elementos que las componen, describirlos y clasificarlos, para poder estudiar su impacto en Extremadura, España y Europa, generando una fuente de información adicional, que permite conocer qué profesionales, empresas u organismos se encuentran relacionados con este sector y cuáles se apoyan en dichas entidades para ofrecer servicios TIC.

El Consejo Genético es una de las actividades propias de la Genética Clínica y consiste en un proceso comunicativo para informar, educar y dar soporte a individuos y familias que tienen una enfermedad genética o el riesgo de tenerla. El Consejo Genético les brinda a los pacientes información acerca de su enfermedad y les ayuda a tomar decisiones informadas. Un aspecto fundamental en dicho Consejo Genético es la generación y análisis del Pedigrí del paciente afecto, pero la carencia de una herramienta automatizada para ello complica la labor del especialista. Tras identificar las necesidades de los propios genetistas de nuestra región se han analizado diferentes herramientas, ya desarrolladas, para trabajar con Pedigrís tanto de carácter privativo como libre (Cyrillic, Progeny Clinical, GRAMPS, Madeline 2.0 PDE, GenoPro, PED, PELICAN, etc.), y ninguna de ellas integra totalmente las necesidades de los especialistas.

Para solventar esta carencia y mejorar la eficiencia en su trabajo diario de Consejo Genético, se ha desarrollado una herramienta de software libre y de escritorio, la cual:

• Da soporte para la elaboración de los diagramas de Pedigrí de los pacientes, de manera sencilla, siendo lo más fiel posible a la notación estándar para su representación (PSWG, Pedigree Standardization Work Group) y permitiendo el estudio de varias patologías en un mismo diagrama.
• Permite su almacenamiento y gestión, dentro del marco legal de la Ley Orgánica 15/1999, de 13 de diciembre, de protección de datos de carácter personal (LOPD), debido a los datos clínicos que se van a tratar.
• Se ha estudiado la posibilidad de incluir algunos aspectos de análisis de Pedigrí, como el cálculo de probabilidades de que se desarrollen patologías.

Dentro de toda la gama de experimentos de secuenciación genética que la tecnología actual permite llevar a cabo, el más utilizado por los genetistas es el de resecuenciación genética. Es en sus dos últimas fases donde la bioinformática puede ser de gran ayuda, ya que se requiere la correcta orquestación de una serie de elementos software para la obtención de información genética de alto nivel, que sea útil para el diagnóstico e investigación de enfermedades cuyo origen es genético.

Con el desarrollo de este trabajo se ha llevado a cabo un estudio de viabilidad, con el objetivo de saber:

• La tecnologíıa necesaria para que un especialista que secuencia una muestra biológica logre obtener todos los datos requeridos para su investigación o diagnóstico.
• La organización y los requisitos necesarios a tal efecto.
• El coste derivado del proceso.

Desde el punto de vista del procesamiento de la información:

• Se han analizado aquellos tratamientos de secuencias genéticas que permitan un automatismo y una mejora de la eficacia en los análisis de estas, utilizando HPC (High Performance Computing). Se ha proporcionado a los especialistas el nivel de aplicabilidad requerido para su trabajo.
• Se ha tenido en cuenta el tratamiento personalizado que debe aplicarse a las secuencias genéticas en materia de seguridad de la información.

Dada la gran demanda actual de productos con finalidades biomédicas, la síntesis de compuestos bioactivos supone un reto para la investigación en química orgánica y química médica. En nuestro grupo  estamos interesados en el desarrollo de nuevas reacciones multicomponente de isonitrilos (RMCI) para la síntesis de compuestos de interés biológico.

En estas reacciones se combinan simultáneamente 3 o más reactivos con una gran eficiencia atómica, para dar lugar a un nuevo producto que incluye  la mayoría de los átomos de partida. Ejemplos clásicos de RMCI son las condensaciones de Ugi y Passerini, que han encontrado múltiples aplicaciones en la industria farmacéutica.  Estas reacciones están gobernadas por una serie de equilibrios reversibles e irreversibles, que pueden verse afectados por sutiles modificaciones en los reactivos de partida o en la condiciones de reacción.

Los métodos computacionales son una herramienta muy útil para explicar y fundamentar los resultados experimentales, así como para hacer previsiones con un alto grado de fiabilidad.

Este trabajo surge del proyecto de la Fundación COMPUTAEX “Ultrasecuenciación genética mediante técnicas de supercomputación con LUSITANIA”, en donde se procesan secuencias genéticas procedentes de pacientes de la región para estudiar enfermedades hereditarias y desarrollar tratamientos médicos personalizados.

La motivación para el desarrollo del Trabajo vino dada principalmente por la capacidad de aportar valor (en forma de servicios) a ciertos sectores de la región de Extremadura, gracias al desarrollo de las tecnologías de secuenciación de siguiente generación (NGS), y con el apoyo de infraestructuras de supercomputación dadas por el supercomputador LUSITANIA.

Gracias a ello, se consiguió la capacidad de poder llevar a cabo un flujo de trabajo general que permitiera la aportación de valor a los usuarios de los servicios propuestos, por el uso de los experimentos que un secuenciador de esas características puede realizar. También se realizó un análisis de viabilidad para comprobar la posibilidad de implantar los servicios propuestos para la región.

La cinética química estudia los cambios que se producen en un sistema reactivo con la concentración y el tiempo, lo que nos ayudará en la comprensión de su mecanismo de reacción.

Una de las líneas de investigación del grupo GCYDEX es el estudio cinético de reacciones poliatómicas. Hasta el momento se ha utilizado la Teoría del Estado de Transición Variacional para realizar dichos cálculos, pero recientemente se ha desarrollado un nuevo método, Ring Polymer Molecular Dynamics (RPMD), que presenta un comportamiento más robusto.

Sin embargo, el mayor inconveniente que presenta el método es su elevado coste computacional, pues al ser un método multidimensional se necesitan muchos procesadores (del orden de la centena).

Los avances en investigación en el ámbito sanitario han sido siempre uno de los principales retos de la humanidad. Uno de los hallazgos más importantes ha sido determinar que el estudio de la secuencia de ADN permite conocer los procesos biológicos fundamentales del organismo y su funcionamiento. Hasta hace escasos años, secuenciar el ADN tenía un elevado coste económico y temporal. Ante estos problemas, surgen las tecnologías NGS, y con ellas un nuevo paradigma de secuenciación genética que permite la secuenciación del genoma o de secciones de éste a gran escala, con una importante disminución del tiempo y del coste del proceso.

La Fundación COMPUTAEX ha emprendido varios proyectos con los Hospitales Infanta Cristina de Badajoz y San Pedro de Alcántara de Cáceres, centrados en el estudio de la secuencia genética de determinados pacientes extremeños, procesadas en el centro CénitS con el supercomputador LUSITANIA. Con este proyecto se persigue ampliar las investigaciones y el trabajo ya realizado en el ámbito de la ultra-secuenciación genética y servir de repositorio piloto de información histórica que permita a los ciudadanos obtener sus árboles genealógicos, así como disponer del historial vital de sus antecesores.

Air pollution is attracting an increasing attention through-out the world. SO2, mainly emitted from fossil-fuel combustion, is one of the main air pollutants. Besides, SO2 is also an important and useful source for many intermediates in chemical synthesis. Thus, to develop efficient techniques to control the emissions of SO2 would have a pivotal role for the use of fossil fuels from an environmental point of view. Nowadays, the most effective methods to control SO2 emissions from fossil fuel combustion are based on flue gas desulphurization (FGD) using several technologies such as water scrubbing, metal ion solution, catalytic oxidation, activated carbon adsorption, wet lime or limestone scrubbing, double alkali process, ammonia scrubbing, NH3 gas injection, and organic solvent absorption.

However, most of these methods show several problems. For example, thus methods need a large amount of water and subsequent treatment of the resultant waste, or they produce calcium sulfate, between others. One of the most interesting techniques for the capture of a concrete compound from a mixture of gases in a gas stream is selective absorption into a liquid. In this sense, ionic liquids (ILs) have received an increasing attention in the field of acid gases (for example CO2 or SO2) capture owing to their unique properties such as negligible vapor pressures, high thermal stability, wide liquid temperature ranges, and the possibility of tailoring their properties for and specific applications through the judicious combination of suitable ions.6 So far, ILs have been demonstrated to be very useful to absorb CO2 from mixed gases or flue gases with high absorption capacity and selectivity and they can be easily regenerated (see review works by Brennecke et al. and Ramdin et al., and references therein, for an analysis of the state-of-the-art for CO2 capture using ILs). Unfortunately, researches about ILs for SO2 capture are scarcer in comparison with CO2.2,3,5,6 To design new ILs with improved / concrete features for SO2 capture, or acid gases capture, in general, we need a deeper knowledge from a molecular point of view about those factors which govern absorption process and their relationship with the molecular structure. Often, the properties of this kind of systems are due to the contribution of several complex factors, which are not completely described for the quantum chemical methods. Even if, these have been prove to be a powerful tool to obtain better insights into interactions between ILs and CO2. To our knowledge, there are few works dealing with SO2 capture from a quantum chemical perspective.

El proyecto contempla la creación de una unidad especializada en aplicaciones multimedia dirigida a un mercado constituido por los profesionales sanitarios que se forman en el CCMIJU, así como usuarios y pacientes que puedan ser objeto de las técnicas que se describen y miembros de la sociedad en general, que tengan interés en conocer de una forma sencilla el procedimiento a seguir en el tratamiento intervencionista en una patología dada.

En este proyecto de investigación se pretende sintetizar moléculas anfífilas y bolaanfífilas de distinta geometría, fundamentalmente por reacción de aldosas con moléculas que posean las funcionalidades apropiadas; en este caso, hidrazidas derivadas de diácidos.

De la estructura de las nuevas moléculas y de la naturaleza de los fragmentos que la compongan dependerán las propiedades que van a exhibir. Estas propiedades, además de la capacidad de gelificación (hidrogeles y organogeles), pueden estar relacionadas con la capacidad de generar diversos ensamblajes moleculares a través de puentes de hidrógeno (entre restos polihidroxílicos, etc.), coordinación con iones metálicos o cationes orgánicos (por ejemplo, grupos amonio), relaciones huésped-hospedador, etc., respuesta a diversos estímulos (fotoquímicos, térmicos, electroquímicos, etc.), reconocimiento molecular de moléculas pequeñas y materiales con propiedades especiales, tales como paramagnéticos (portando radicales libres estables), sensores quimioluminiscentes y restos organometálicos.

Además, los aminopolioles de cadena larga pueden ser ligandos potenciales del ARN. También, aunque no es el objeto primordial de este trabajo, muchas de las sustancias que se van a preparar podrían mostrar capacidad como organocatalizadores.

Fast and accurate solutions of electromagnetics problems are extremely important for realistic simulations of electromagnetic interactions between devices and their environments including living and no nliving objects.

Examples to real-life electromagnetics problems are radiation from antennas and their adverse effects on human health, indoor and outdoor propagation, optimizations of wireless systems, visualization via lens systems for microscopy, transmission through photonic crystals and metamaterials, detection with radar systems, light scattering from red blood cells to diagnose various diseases, and electromagnetic compatibility of novel electronic devices, to name a few.

Recently, we developed very efficient parallel implementations of the multilevel fast multipole algorithm (MLFMA) using novel parallelization strategies for high-performance computers. The developed implementations can be employed to a variety of problems in the aforementioned areas involving metallic and dielectric three-dimensional structures discretized with hundreds of millions of unknowns.

El grupo de investigación QUOREX de Química Orgánica, catalogado tanto en la Universidad de Extremadura como en la Junta de Extremadura (FQM-007), está integrado por docentes e investigadores cuyas líneas de trabajo se encuentran financiadas a través de proyectos nacionales (Ministerio de Ciencia e Innovación) y regionales (Consejería de Economía, Comercio e Innovación).

El grupo trabaja en las siguientes líneas de investigación, en las cuáles la supercomputación es una importante herramienta:

• Estudio de reactividad química en moléculas orgánicas, a elevado nivel teórico; en particular procesos regio-, enantio- y diastereoselectivos catalizados por complejos metálicos.
• Diseño computacional de cápsulas oligoméricas como medios de reacción organizados, evaluando transformaciones selectivas de inclusión y reconocimiento molecular.
• Simulación del centro activo de enzimas catalíticos. Estudio de la interacción con moléculas orgánicas pequeñas que pueden actuar como agonistas o antagonistas del enzima.
• Modelización de las interacciones de glicolípidos y sustancias anfipáticas derivadas de carbohidratos con superficies metálicas.

Nuestro campo de investigación se centra en el estudio cinético y dinámico teórico de sistemas poliatómicos en fase gaseosa, basado en el conocimiento de las superficies de energía potencial (SEP). Un reto importante en esta investigación es la evolución desde los bien estudiados sistemas átomo+diátomo a los sistemas poliatómicos.Este proyecto se desarrolla dentro del grupo de investigación GCYDEX (Grupo de Cinética y Dinámica de la Universidad de Extremadura).Las superficies de energía potencial desempeñan un papel central en la completa descripción de un sistema reactivo. Las SEP se construyen como formas funcionales describiendo los modos de tensión, flexión y torsión, y se ajustan a cálculos ab initio de estructura electrónica de alto nivel.Basados sobre estas SEP, la información cinética se obtiene usando la Teoría Variacional del Estado de Transición (VTST) con inclusión del efecto túnel mecanocuántico; mientras que la información dinámica se obtiene usando cálculos de trayectorias cuasi-clásicas (QCT).Las áreas de aplicación incluyen química de combustión y atmosférica, así como catálisis y bioquímica.

La actividad se centra en la simulación detallada de turbulencia en plasmas. Se enmarca dentro de dos proyectos financiados por el Ministerio de Ciencia e Innovación, dedicados al desarrollo de métodos cinéticos para el estudio de plasmas confinados magnéticamente, y a la investigación de la influencia de los flujos globales y su topología en el transporte de plasmas turbulentos, respectivamente.