Zuriel Natanael Cisneros García

 
 ZURIEL NATANAEL CISNEROS GARCÍA
 Profesor de Asignatura B
 zuriel.cisneros8072@academicos.udg.mx
 Especialidad (SNII): Modelado Molecular
 ScopusID, Scholar Google, Orcid
 

Semblanza

Ingeniero bioquímico de formación básica y doctor en ciencia y tecnología con orientación en nanotecnología y materiales avanzados. Las principales áreas de investigación son el estudio de sistemas moleculares a través de métodos de estructura electrónica y el estudio de macromoléculas biológicas mediante métodos de mecánica molecular. 
Actualmente, cuenta con el reconocimiento de Investigador Nacional Nivel I del SNII y el reconocimiento del Perfil Deseable de PRODEP.
Cuenta con diez artículos publicados en revistas indexadas, tres en revistas arbitradas y cuatro capítulos de libro. 
Ha dirigido una tesis de doctorado, tres de maestría y una de nivel licenciatura.

Información SNII

  • Nivel: I
  • Área del Conocimiento: I.- Físico-Matemáticas Y Ciencias De La Tierra
  • Disciplina: Física Molecular
  • Subdisciplina: Estructura Molecular
  • Especialidad: Modelado Molecular

Información PRODEP 

  • Área: Ciencias Naturales y Exactas
  • Disciplina: Fisicoquímica

Investigación 

Proyectos de Investigación Vigentes

Estudio de derivados solubles de fullerenos y su interacción con dianas terapéuticas.
Descripción del proyecto de Investigación Los derivados sobres de fullerenos se han posicionado como potenciales agentes terapéuticos. Mediante una combinación de métodos in silico se analiza la estabilidad isomérica y propiedades relacionadas a la estructura electrónica de estos compuestos. Asimismo, mediante métodos de mecánica molecular, se evalúan su interacción con dianas terapéuticas, particularmente con reguladores negativos en la ruta de señalización mediada por la insulina y proteínas asociadas a la actividad infecciosa del virus del dengue. 
Fuente de Financiamiento  
Fecha (año) de inicio de la Investigación 2023
Co-autores Dr. Jaime Gustavo Rodríguez Zavala
Dr. Carlos Iván Méndez Barrientos
Evaluación de compuestos naturales derivados de plantas con potencial efecto beneficioso sobre un proceso fisiológico alterado.
Descripción del proyecto de Investigación El proyecto propone evaluar, mediante técnicas de DFT, docking molecular y dinámica molecular, el potencial de compuestos bioactivos provenientes de plantas como auxiliares en la modulación de procesos metabólicos. Se busca identificar interacciones estables entre estos compuestos y proteínas clave involucradas en la regulación celular, con el fin de predecir mecanismos moleculares que respalden su posible aplicación como agentes nutracéuticos para la prevención o el control de desequilibrios fisiológicos.
Fuente de Financiamiento  
Fecha (año) de inicio de la Investigación 2023
Co-autores

Dr. Haiku Daniel de Jesús Gómez Velázquez

Dr. Jaime Gustavo Rodríguez Zavala

Dr. Carlos Iván Méndez Barrientos
Análisis de aceptores de electrones tipo small molecules en celdas solares orgánicas.
Descripción del proyecto de Investigación El desempeño de los materiales en dispositivos fotovoltaicos está estrechamente relacionado a su estructura electrónica. Desde este enfoque es posible explicar, dar soporte a experimentos o incluso inferir el comportamiento de nuevos materiales en celdas solares orgánicas. Mediante métodos de estructura electrónica se estudian derivados de aceptores tipo small molecules de la serie Y como el Y6, Y3 o Y18.
Fuente de Financiamiento  
Fecha (año) de inicio de la Investigación 2021
Co-autores

Dr. Jaime Gustavo Rodríguez Zavala

Dr. Carlos Iván Méndez Barrientos

Dr. Alessandro Romo Gutiérrez

 Proyectos de Investigación Relevantes

Conformational analysis on protonation and deprotonation of calmagite in protic solvents and its reactivity through Fukui function
Descripción del proyecto de Investigación Mediante métodos de estructura electrónica se realizó un análisis conformacional de la calmagita en cada posible grado de protonación y desprotonación, asimismo, se evaluó la formación de tautómeros. Para cada isómero se calcularon sus propiedades de absorción de luz y reactividad local a través de la función de Fukui. Los resultados de esta investigación sugieren que la reactividad local no se ve realmente afectada por la tautomerización de este sistema, lo que resulta importante para estrategias de degradación y estudios en los que éste colorante es acomplejado con iones metálicos.
Fecha (año) de inicio de la Investigación 2013
Fecha (año) de fin de la Investigación 2015
Co-autores Cisneros-García, Z.N.
Nieto-Delgado, P.G.
Rodríguez-Zavala, J.G.
Molecular structure and electron accepting-donating capacity of hydroxylated La@C82 endohedral metallofullerene
Descripción del proyecto de Investigación Se realizó una búsqueda exhaustiva de las estructuras de mínima energía de diferentes grados de recubrimiento de grupos hidroxilo del fullereno endoédrico La@C82(OH)X. Se encontró una relación directa entre la simetría de los sitios de adición de los grupos funcionales y la presencia de una señal en el espectro fotoelectrónico. Se encontró además que las propiedades antioxidantes del sistema pueden “ajustables” mediante el grado de recubrimiento, lo que resulta importante en otras aplicaciones como su incorporación en fotoceldas.
Fecha (año) de inicio de la Investigación 2017
Fecha (año) de fin de la Investigación 2019
Co-autores Cisneros-García, Z.N.
Rodríguez-Zavala, J.G.
Evaluating the impact of structural and  rotational isomerization, as well as halogenation, on Y18 and Y18-ID small molecule acceptors: A DFT and TD-DFT study.
Descripción del proyecto de Investigación En el presente trabajo, utilizando un enfoque sistemático con técnicas DFT y TD-DFT, se investiga el impacto de la isomerización en Y18 y Y18-ID, dos aceptores de electrones pertenecientes a la familia Y. Además, se evaluó el efecto del átomo de halógeno al sustituir los átomos originales de flúor por cloro, bromo y yodo. Se propusieron dos isómeros estructurales para cada aceptor y un configuracional (rotámero) para cada isómero estructural. Se realizó una comparación de referencia (benchmarking) de energías relativas, planaridad molecular, características de captura de luz, alineamiento de los orbitales moleculares frontera, índices de aceptación electrónica, energías de reorganización y potencial electrostático promedio. Principalmente, la isomerización estructural produce la modificación más significativa en las propiedades estudiadas y, en menor medida, la rotamerización. No obstante, el impacto de los rotámeros no debe ignorarse, especialmente en el carácter aceptor de electrones y en el campo eléctrico intermolecular. De hecho, la modificación que los rotámeros inducen en algunas propiedades es comparable a la generada por la sustitución de los átomos de halógeno.
Fecha (año) de inicio de la Investigación 2022
Fecha (año) de fin de la Investigación 2024
Co-autores

Dr. Ricardo Alberto Guirado López

Dr. Jaime Gustavo Rodríguez Zavala

Dr. José Guadalupe Facio Muñoz

Tesis Dirigidas

Estudio in silico de derivados solubles de fullerenos como agentes terapéuticos en TFD
Resumen de la Tesis N/A
Fecha (año) de inicio 2025
Status En proceso
Nombre del Alumno Verónica Rodríguez Celestino
Programa Educativo Doctorado en Ciencia y Tecnología
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Estudio in silico de fullerenos dopados con metales y sus implicaciones en celdas de combustible
Resumen de la Tesis N/A
Fecha (año) de inicio 2025
Status En proceso
Nombre del Alumno Arturo Jesús Pérez Galeana
Programa Educativo Maestría en Ciencia y Tecnología
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Estudio in silico del C60 funcionalizado con glicina y arginina: propiedades relacionadas a la estructura electrónica, acoplamiento con dianas terapéuticas y dinámica molecular
Resumen de la Tesis N/A
Fecha (año) de inicio 2025
Status En proceso
Nombre del Alumno Estefanía Espinoza Carmona
Programa Educativo Maestría en Ciencia y Tecnología
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Evaluación in silico de la capacidad antioxidante de derivados hidrosolubles de fullereno C60 y su potencial para mejorar la sensibilidad a la insulina mediante la inhibición de la PTP1B.
Resumen de la Tesis Mediante un enfoque in silico, se evaluó el potencial terapéutico de derivados hidrosolubles de fullereno C60, funcionalizados con ácidos policarboxílicos, porfirina y vitamina B9, para inhibir la proteína tirosina fosfatasa 1B, un regulador negativo clave en la señalización insulínica. Su caracterización electrónica, basada en la Teoría del Funcional de la Densidad, indicó alta capacidad antioxidante y viabilidad termodinámica para la neutralización de especies reactivas de oxígeno. Las simulaciones de acoplamiento molecular mostraron afinidades de unión favorables entre los derivados y el sitio catalítico de la PTP1B. El análisis estructural reveló interacciones no covalentes específicas, incluyendo enlaces de puente de hidrógeno e interacciones hidrofóbicas, consistentes con mecanismos de inhibición competitiva, no competitiva y alostérica. La presencia de grupos hidroxilo no alteró significativamente el modo de unión, pero fortaleció las interacciones intermoleculares. La dinámica molecular de los complejos entre la PTP1B y los derivados solubles de C60,  funcionalizados con porfirina y vitamina B9 y sus versiones tetrahidroxiladas, demostraron estabilidad estructural a lo largo de 100 ns, junto con reducciones en la flexibilidad de residuos clave, disminución de la exposición al solvente y compactación del esqueleto proteico. Asimismo, destacaron por mantener múltiples interacciones estables en la formación de puentes de hidrógeno con la PTP1B. Estos resultados respaldan el potencial dual de los derivados hidrosolubles de C60 como inhibidores de PTP1B y neutralizadores de especies radicalarias, ofreciendo una estrategia prometedora para modular la resistencia a la insulina y reducir el estrés oxidativo en contextos como la obesidad y la diabetes mellitus tipo 2.
Fecha (año) de inicio 2024
Status Concluida
Nombre del Alumno Verónica Rodríguez Celestino
Programa Educativo Maestría en Ciencia y Tecnología
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Estudio in silico de propiedades de estructura electrónica y acoplamiento molecular de complejos fulerenos-oncoproteínas
Resumen de la Tesis

El grupo de investigación de Huo et al. ha planteado el uso de dos fulerenos funcionalizados con diferentes grupos funcionales: uno con aminas (TAPC-4) y el otro con carboxilos (TCPC-4). En un extenso análisis experimental, estos compuestos se proponen como inhibidores de la proliferación y movilidad de células tumorales. A pesar de haber realizado un estudio experimental exhaustivo y una primera aproximación teórica, aún existe la interrogante de por qué el TAPC-4 tiene mayor capacidad inhibitoria que el TCPC-4, qué efecto tiene el cambio de grupos funcionales y cómo es el mecanismo molecular de dicha interacción que impide el crecimiento tumoral y la metástasis. Por lo tanto, en la presente tesis se realizó un estudio teórico exhaustivo para elucidar los posibles mecanismos moleculares y diferencias en la efectividad de dichos fulerenos para inhibir proteínas asociadas con los mecanismos de proliferación, movilidad y crecimiento de las células tumorales. A través de los resultados obtenidos mediante métodos de estructura electrónica, como el potencial electrostático y los índices de aceptación y donación de electrones, así como métodos de acoplamiento molecular, se buscó determinar los sitios de unión y tipos de interacciones con los residuos de las proteínas y los fulerenos.
Fecha (año) de inicio 2022
Status Concluida
Nombre del Alumno Andrés Frausto De Alba
Programa Educativo Maestría en Ciencia y Tecnología
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Estudio in silico de las propiedades antioxidantes de los fullerenoles C70 (OH)x y su acoplamiento con la proteína tirosina fosfatasa 1B (PTP1B)
Resumen de la Tesis La presente tesis aborda el estudio in silico de fullerenos C70 funcionalizados con grupos hidroxilo en diferentes grados de recubrimiento (6, 12 y 18 grupos OH), enfocándose en analizar cómo la cantidad y disposición espacial de estos grupos afectan la estabilidad y propiedades antiradicalarias de los isómeros resultantes. Se realizaron optimizaciones geométricas utilizando métodos de química computacional para calcular las energías relativas de los distintos isómeros, identificando configuraciones simétricas y distribuidas uniformemente como las más estables. Posteriormente, se evaluó el potencial inhibidor de estos fullerenoles sobre la proteína tirosina fosfatasa 1B (PTP1B), un regulador negativo clave en la señalización de insulina implicado en la resistencia a esta hormona. Mediante estudios de acoplamiento molecular y dinámica molecular, se determinaron las afinidades y estabilidad conformacional de los complejos formados, destacando que el isómero con 12 grupos OH presenta el mejor equilibrio entre energía de unión y estabilidad dinámica. Los resultados sugieren que los fullerenoles funcionalizados podrían constituir una alternativa prometedora para el diseño de nuevos inhibidores de PTP1B con aplicaciones terapéuticas en la resistencia a la insulina.
Fecha (año) de inicio 2025
Status Concluida
Nombre del Alumno Arturo Jesús Pérez Galeana
Programa Educativo Ingeniería Bioquímica
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Caracterización teórica y aproximación al desempeño fotovoltaico de los sistemas electrodonadores PBQX (X = 5, 6, 5-Cl, 5-Br, 6-Cl, 6-Br) y de los electroaceptores BTP-4X (X = F, Cl, Br, I, H)
Resumen de la Tesis

Los polímeros electrodonadores PBQ5 y  BQ6, que poseen como subunidad aceptora al grupo quinoxalina, destacan por su elevada eficiencia de fotoconversión (PCE) en interfaces fotovoltaicas que incluyen a la molécula aceptora Y6 y sus derivados. En esta investigación se propone, en primera instancia, un análisis químico-computacional de la estructura electrónica de los donadores PBQ5 y PBQ6 para conocer, a una escala fundamental, las propiedades y aspectos que favorecen su desempeño sobresaliente como dispositivos fotovoltaicos. Aunado a ello, se contrastaron numéricamente los resultados obtenidos para cada sistema donador de  electrones y se identificaron las razones por  las que las capas fotoactivas en las que participa PBQ6 exhiben una mejor PCE en relación a aquellas que están conformadas por PBQ5.

En segundo lugar, se plantea el estudio de las variantes de PBQ5 y PBQ6 con sustituciones en el halógeno presente en su estructura 

molecular de flúor por cloro y flúor por bromo, con el fin de evaluar los efectos que conlleva el cambio en la halogenación y sus posibles implicaciones en sus características químicas, ópticas, electrónicas y, por ende, en los parámetros que determinan su eficiencia. 

Entre los logros del presente trabajo está el de explicar, a partir de la información obtenida de los cálculos computacionales, el mejor desempeño del donador PBQ6 en comparación con su similar PBQ5 cuando ambos se combinan con el aceptor Y6, así como el de proponer sistemas donadores de electrones basados en PBQ6 y PBQ5 que podrían tener una eficiencia superior a la de las moléculas originales.

Fecha (año) de inicio 2021
Status Concluida
Nombre del Alumno Alessandro Romo Gutiérrez
Programa Educativo Doctorado en Ciencia y Tecnología
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Estudio teórico de parámetros fotovoltaicos de dos moléculas electroaceptoras  halogenadas con alta eficiencia en celdas solares orgánicas y propuesta de nuevos sistemas
Resumen de la Tesis Se calcularon algunos parámetros fotovoltaicos teóricos tales como el momento dipolar, los orbitales moleculares de frontera, los índices de reactividad relativos a la aceptación y la donación de electrones en los compuestos, las energías de reorganización, la energía de unión del excitón, el espectro de absorción en la región UV-Vis y los indicadores cinéticos del proceso de transferencia de carga de dos moléculas electroaceptoras halogenadas (una con flúor y la otra con cloro) que ostentan eficiencias en la conversión de potencia superiores al 15% en celdas solares orgánicas de tipo heterounión en volumen (BHJ).
Las estimaciones cuantitativas de los compuestos planteados señalan, por su parte, una posible mejora en algunos de los indicadores analizados, lo que los convierte en una opción promisoria para futuras investigaciones en el terreno experimental.
Fecha (año) de inicio 2019
Status Concluida
Nombre del Alumno Alessandro Romo Gutiérrez
Programa Educativo Maestría en Ciencia y Tecnología
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Publicaciones

  • Méndez-Barrientos, C. I., Cisneros-García, Z. N., Romo-Gutiérrez, A., Facio-Muñoz, J. G., & Rodríguez-Zavala, J. G. (2025). Theoretical hole transportation properties of C80-Ih clusterfullerene dopants into HTL in perovskite solar cells. Theoretical Chemistry Accounts, 144(8), 1-14.
  • Romo‐Gutiérrez, A., Cisneros‐García, Z. N., Méndez‐Barrientos, C. I., & Rodriguez‐Zavala, J. G. (2025). Insights into Halogen Atom Effects on Donor–Acceptor Complexes in Organic Solar Cells: A Density Functional Theory Study on Quinoxylated Donors Family. ChemPhysChem, 2500412.
  • Romo-Gutiérrez, A., Cisneros-García, Z.N., Rodríguez-Zavala, J.G. Enhancing photovoltaic performance: Exploring quinoxaline donors in conjunction with Y6 and BTP-4Br small molecule acceptors via DFT calculations. (2023) Materials Today Communications, 37, art. no. 107382, . DOI: https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2023.107382 
  • Romo-Gutiérrez, A., Cisneros-García, Z.N., Rodríguez-Zavala, J.G. Improvement of photovoltaic-related parameters through bromination and the role of chlorine, bromine, iodine, and dehalogenation in the fluorinated Y6 small molecule. (2022) Molecular Physics, 120 (23), art. no. e2135466, . Cited 3 times. DOI: https://doi.org/10.1080/00268976.2022.2135466 
  • Méndez-Barrientos, C.I., Cisneros-García, Z.N., Rodríguez-Zavala, J.G. Impact of the endohedral and exohedral functionalization of C80-Ih fullerene on its antiradical (antioxidant and antireductant) character. (2021) Chemical Physics, 544, art. no. 111122, . Cited 1 time. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemphys.2021.111122 
  • Cisneros-García, Z.N., Hernández, D.A., Tenorio, F.J., Rodríguez-Zavala, J.G. Electronic structure of hydroxylated La@C82 endohedral metallofullerene: implications on photovoltaic cells. (2020) Molecular Physics, 118 (14), art. no. e1705411, . Cited 2 times. DOI: https://doi.org/10.1080/00268976.2019.1705411 
  • Cisneros-García, Z.N., Rodríguez-Zavala, J.G. Molecular structure and electron accepting-donating capacity of hydroxylated La@C 82 endohedral metallofullerene. (2019) Chemical Physics, 523, pp. 114-123. Cited 7 times. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemphys.2019.04.023 
  • Cisneros-García, Z.N., Mara non-Ruiz, V.F., Rodríguez-Zavala, J.G. TD-DFT calculations and thermal effects on conformers of calmagite in protic solvents varying the degree of protonation. (2016) Journal of Molecular Modeling, 22 (8), art. no. 191, . DOI: https://doi.org/10.1007/s00894-016-3054-5 
  • Cisneros-García, Z.N., Nieto-Delgado, P.G., Rodríguez-Zavala, J.G. Conformational analysis on protonation and deprotonation of calmagite in protic solvents and its reactivity through Fukui function. (2015) Dyes and Pigments, 121, pp. 188-198. Cited 9 times. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2015.05.022