Guía docente de Formación de Minerales por Microorganismos y Aplicaciones (M38/56/1/52)

El curso se centrará principalmente en el estudio de los procesos de biomineralización microbiana, estudiando los aspectos microbiológicos y geoquímicos
que culminan en la formación de un biomineral.

Se usarán técnicas fundamentales para la caracterización del biomineral.

El curso se enfocadesde la perspectiva de la aplicación tecnológica y nano tecnológica de los biominerales formados por microorganismos, destacando, entre otras, la
aplicación como nanopartículas, como indicadores de vida en ambientes naturales, y en la consolidación de material pétreo ornamental.

Los propios del Máster

El estudiante sabrá/comprenderá:

• Definir los procesos de biomineralización bacteriana, detallando el papel del microorganismo en cada caso.
• El papel del microorganismo en la geoquímica del sistema.
• Los parámetros que pueden ayudar a reconocer el origen biogénico de muestras minerales naturales.
• Aplicar los procesos de biomineralización bacteriana a diferentes campos como Nanotecnología, Astrobiología y Conservación del patrimonio artístico.

El alumno será capaz de:
- Diseñar un experimento de biomineralización.
- Preparar medios de cultivo adecuados para la producción de biominerales.
- Realizar un seguimiento de la geoquímica del sistema
- Recoger el biomineral y caracterizarlo por técnicas de microscopía electrónica, difracción de rayos x, espectroscopía y técnicas de caracterización
química.
- Conocer los procesos de biomineralización, el papel de los microorganismos en la formación de minerales, su aplicación tecnológica y las principales
técnicas de caracterización del biomineral.
- Capacidad de reconocer los mecanismos de biomineralización, caracterizar biominerales y entender su uso biotecnológico

TEMARIO TEÓRICO:

Tema 1.  Introducción a la biomineralización: biomineralización inducida y controlada.

Tema 2. Biomineralización bacteriana.

Tema 3. Aplicación de la carbonatogénesis bacteriana en la conservación del Patrimonio artístico.

Tema 4. Aplicación de biomagnetitas en Astrobiología

Tema 5. Aplicaciones biotecnológicas de biomagnetitas naturales y magnetitas biomiméticas.

Tema 6. Biomineralización por organismos superiores.

Tema 7. Técnicas de caracterización mineral.

TEMARIO PRÁCTICO:

Seminarios/Talleres

• Seminarios sobre la biomineralización bacteriana de sulfatos, fosfatos, carbonatos, silicatos
• Seminarios sobre aplicaciones nanotecnológicas de los biominerales
• Seminarios sobre factores físico-químicos que afectan a la formación de biominerales.

PRÁCTICAS DE LABORATORIO:

Práctica 1. Preparación de medios de cultivo adecuados para la precipitación de carbonatos

Práctica 2. Cultivo de bacterias implicadas en la precipitación de dichos minerales

Práctica 3. Observación microscópica de los minerales precipitados y reconocimiento orientativo de los mismos

Práctica 4. Recuperación y purificación de los cristales precipitados para su posterior identificación

Práctica 5. Caracterización de los biominerales mediante: Microscopía electrónica. Difracción de rayos x. Espectroscopía de IR

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• Rodríguez-Navarro C., Rodríguez-Gallego M., Ben Chekroun K., Gonzalez-Muñoz M. T. (2003).Conservation of ornamental stone by Myxococcusxanthus-induced carbonate biomineralization. Applied and Environmental Microbiology  69, 2182-2193.
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• Jabalera, Y., Sola-Leyva, A., Carrasco-Jiménez, M.P., Iglesias, G.R., Jimenez-Lopez, C. Synergistic Photothermal-Chemotherapy based on the use of Biomimetic Magnetic Nanoparticles. Pharmaceutics 2021, 13, 625. 
• Salem, K., Jabalera, Y., Puentes-Pardo, J.D., Vilchez-Garcia, J., Sayari, A., Hmida-Sayari, A., Jimenez-Lopez, C.,* Perduca, M. Enzyme Storage and Recycling: Nanoassemblies of α-Amylase and Xylanase Immobilized on Biomimetic Magnetic Nanoparticles (2021) ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 
• Oltolina, F., Peigneux, A., Colangelo, D., Clemente, N., D’urso, A., Valente, G., Iglesias, G.R., Jiménez-Lopez, C., Prat, M. Biomimetic magnetite nanoparticles as targeted drug nanocarriers and mediators of hyperthermia in an experimental cancer model (2020) Cancers, 12 (9), art. no. 2564, pp. 1-25. 
• Jabalera, Y., Oltolina, F., Peigneux, A., Sola-Leyva, A., Carrasco-Jiménez, M.P., Prat, M., Jimenez-Lopez, C., Iglesias, G.R. Nanoformulation design including MamC-mediated biomimetic nanoparticles allows the simultaneous application of targeted drug delivery and magnetic hyperthermia (2020) Polymers, 12 (8), art. no. 1832.
• Peigneux, A., Jabalera, Y., Vivas, M.A.F., Casares, S., Azuaga, A.I., Jimenez-Lopez, C. Tuning properties of biomimetic magnetic nanoparticles by combining magnetosome associated proteins (2019) Scientific Reports, 9 (1), art. no. 8804.

La convocatoria ordinaria estará basada preferentemente en la evaluación continua del estudiante, excepto para quienes se les haya reconocido el derecho a la evaluación única final.

• Evaluación de los resultados obtenidos en el laboratorio a través de la actividad diaria y/o elaboración de una memoria (60%). Se valorará la asistencia a las clases teóricas y prácticas, teniendo en cuenta la implicación y el desarrollo correcto de los protocolos experimentales (30%). Asimismo, se evaluará la realización de un texto tipo abstract con los resultados experimentales obtenidos en el laboratorio (30%). Se evaluarán las competencias CB7, CE2, CE4, CE6, CE7.
• Realización de un trabajo complementario con exposición del mismo (30%). Se preparará una presentación y discutirá mediante crítica razonada un artículo científico propuesto por el/la profesor(a). Se evaluarán las competencias CB8, CB9, CE3,  CE4, CE7, CE8, CE9.
• Actitud y participación de los estudiantes en clase (10%). Se valorará la participación en la discusión de los artículos científicos propuestos para analizar. Se evaluarán las competencias CB7, CB8, CB10, CE4, CE37.

Los estudiantes que no hayan superado la asignatura en la convocatoria ordinaria dispondrán de una convocatoria extraordinaria. A ella podrán concurrir todos los estudiantes, con independencia de haber seguido o no un proceso de evaluación continua. De esta forma, el estudiante que no haya realizado la evaluación continua tendrá la posibilidad de obtener el 100% de la calificación mediante la realización de una prueba y/o trabajo.
 

• Realización de un abstract discutiendo resultados experimentales aportados por el profesor (50%).
• Realización de un trabajo complementario con exposición del mismo (50%). Se preparará una presentación y discutirá mediante crítica razonada un artículo científico propuesto por el profesor.

Podrán acogerse a la evaluación única final, el estudiante que no pueda cumplir con el método de evaluación continua por causas justificadas.

La evaluación en tal caso consistirá en:

• Realización de un abstract discutiendo resultados experimentales aportados por el profesor (50%).
• Realización de un trabajo complementario con exposición del mismo (50%). Se preparará una presentación y discutirá mediante crítica razonada un artículo científico propuesto por el profesor.