About
Research in the laboratory focuses on developing nanoscale tools to study biological systems. These tools include instrumentation based on proximity probes, such as electrochemical tunnelling microscopy and spectroscopy and single molecule force spectroscopy, that we apply to investigate electron transfer in individual redox proteins, and other biophysical and biochemical interactions.
These studies are relevant to understand lipid membrane dynamics, to the development of biosensors and molecular electronics devices, and have led to the discovery of long-distance electrochemically gated electron transport between partner proteins of the respiratory and photosynthetic chains.
Another set of nanotools that we are developing is based on engineered molecular actuators that can be switched with light, such as azobenzene, which can be chemically attached to biomolecules in order to remotely control their activity (photopharmacology). They include peptide inhibitors of protein-protein interactions, small molecule enzymatic inhibitors, and photoswitchable ligands of a diversity of other proteins.
Among several applications, these compounds have enabled photoactivated chemotherapy, photocontrol of cellular signaling mediated by ion channels and G protein-coupled receptors, photocontrol of cardiac activity and locomotion, sensory restoration, and photocontrol of brain waves.
Based on these tools, we have also developed two-photon pharmacology to manipulate and study the activity of neurons and glia in intact brain tissue with pharmacological selectivity and sub-cellular three-dimensional resolution.


Staff
CURRENT STAFF
Pau Gorostiza Langa
ALUMNI LIST
- Dr. Ismael Díez-Pérez. Professor at King’s College London.
- Dr. Juan Manuel Artés. Assistant Professor at the University of Massachusetts at Lowell.
- Dr. Mercè Izquierdo-Serra. Associate Professor at the University of Barcelona.
- Dr. Andrés Martín-Quirós. Manager atthe technology consulting company EY in Barcelona.
- Dr. Lorena Redondo-Morata. Researcher at the Pasteur Institute in Lille.
- Dr. Berta Gumí. Project manager at the clinical research consulting company Teamit in Barcelona.
- Dr. Antonio Bautista. Data scientist at the data science and analytics company Le Wagon in Bordeaux.
- Dr. Marisabel Bahamonde-Santos. Postdoctoral researcher at the Hospital Clínic, University of Barcelona.
- Dr. Silvia Pittolo. Marie Slodowska Curie postdoctoral fellow at the University of California in San Francisco and Max Delbrück Center in Berlin.
- Dr. Montserrat López-Martínez. Postdoctoral fellow at the Technical University of Vienna.
- Dr. Aida Garrido-Charles. Alexander vonHumboldt postdoctoral fellow at the University of Göttingen.
- Dr. Fabio Riefolo. Project manager at the clinical research consulting company Teamit in Barcelona.
- Dr. Carlo Matera. Associate Professor at the University of Milan.
- Dr. Rossella Castagna. Assistant Professor at the Latvian Institute of Organic Chemistry in Riga and in the Politecnico di Milano.
- Dr. Miquel Bosch. Assistant Professor at the International University of Catalonia in Barcelona.
- Dr. Davia Prischich. Postdoctoral fellow at the Imperial College, London.
- Dr. Alexandre Gomila-Juaneda. Postdoctoral fellow at the University of Barcelona.
- Dr. Manuel López-Ortiz. Postdoctoral researcher at the University of Rostock.
Projects
INTERNATIONAL PROJECTS | FINANCER | PI |
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DEEPER · Deep Brain Photonic Tools for Cell-type specific targeting of Neural diseases (2021-2025) | European Commission, ICT | Pau Gorostiza |
Human Brain Project Specific Grant Agreement 3 (2020-2023) | European Commission, FET FLAGSHIPS | Pau Gorostiza |
NATIONAL PROJECTS | FINANCER | PI |
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DEEP RED · Neuromodulación de las vías inhibitorias mediante fotofarmacología activada por luz roja e infrarroja (2020-2023) | MINECO, Retos investigación: Proyectos I+D | Pau Gorostiza |
PRIVATELY FUNDED PROJECTS | FINANCER | PI |
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Drug4Sight · Light-regulated drugs to restore sight (2019-2022) | Obra Social La Caixa | Pau Gorostiza |
FINISHED PROJECTS | FINANCER | PI |
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DECA CECH · Cluster Emergente del Cerebro Humano (2019-2021) | RIS3CAT – Tecnologies Emergents | Pau Gorostiza |
SGR Grups de recerca consolidats (2017-2020) | AGAUR / SGR | Pau Gorostiza |
Q-SPET · Quantum-controlled Single Protein Electron Transport (2019-2020) | BIST Ignite Program | Pau Gorostiza |
Human Brain Project Specific Grant Agreement 2 (2018-2020) | European Commission, FET FLAGSHIPS | Pau Gorostiza |
FOCUS Single Molecule Activation and Computing | ICT | Pau Gorostiza |
THERALIGHT Therapeutic Applications of Light-Regulated Drugs | ERC-PoC | Pau Gorostiza |
Single-BioET Single-molecule junction capabilities to map the electron pathways in redox bio-molecular architectures (2012-2016) | MARIE CURIE – RG | Ismael Díez |
Optogenetic pacemaking to rewire neural circuits | La Marató TV3 | Pau Gorostiza |
OPTOPHARMACOLOGY Aplicaciones terapéuticas de la optofarmacología | MINECO (CTQ2013-43892-R) | Pau Gorostiza |
Milk fat globule membrane and periphera proteins: lipid-protein interactions (2016-2017) | Fausto Sanz | INRA |
WaveScalES Human Brain Project Specific Grant Agreement 1 (2016-2018) | European Commission, FET FLAGSHIPS | Pau Gorostiza |
OPTOFRAX Optopharmacological brain mapping of autism mouse (2015-2017) | MARIE CURIE – IF | Miquel Bosch |
NANOPROSTHETICS Prótesis moleculares para restablecer la visión basadas en fotoconmutadores covalentes dirigidos (2016-2019) | MINECO, Retos investigación: Proyectos I+D | Pau Gorostiza |
MODULIGHTOR Moduladores fotoconmutables sintéticos para manipular remotamente proteínas endógenas: fotocontrol in vivo de canales iónicos pentaméricos (2015-2018) | MINECO Nacional /Acciones de Programación Conjunta Internacional | Pau Gorostiza |
nanoET-leukemia Nanoconductance of electron transfer proteins of the respiratory chain. Direct measurement at the single molecular level and therapeutic regulation in cancer stem cells (2015-2018) | MINECO, Proyectos RETOS 2015 / CIBER | Marina Giannotti / Anna Lagunas |
Inhibición fotoselectiva de interacciones proteína-proteína para el estudio de redes interactómicas y el desarrollo de nuevas terapias (2015-2018) | Pau Gorostiza | Fundación Ramon Areces |
Fotoconmutadores covalentes para el control remoto de receptores endógenos (2017-2019) | Pau Gorostiza | Convocatoria de Ayudas a la Investigación FUNDALUCE |
Publications
Equipment
- iMic molecular imaging system
- Electrochemical scanning tunnelling microscope (STM) for molecular imaging
- Asylum Research Molecular Force Probe
- Multimode SPM Nanoscope III (SCT-UB)
- Autolab potentiostat
- Patch clamp setup with Heka EPC10 amplifier
- Molecular Imaging Electrochemical STM
Collaborations
- Prof. Amadeu Llebaria
Institut de Química Avançada de Catalunya (IQAC-CSIC) - Prof. Ernest Giralt
Dept. de Química Orgànica, Universitat de Barcelona - Prof. Miquel Àngel Pericàs
Institut Català d’Investigació Química (ICIQ), Tarragona - Dr. Piotr Bregestovski
Institut de Neurobiologie de la Mediterraneé (INMED), Marseille - Dr. Mireia Oliva
Dept. de Farmàcia i Tecnologia Farmacèutica, Universitat de Barcelona - Dr. Artur Llobet
Dept. Patología y Terapéutica Experimental, Universitat de Barcelona - Dr. Joan Torrent
Escola Universitària d’Òptica i Optometria de Terrassa, Spain - Prof. Dirk Trauner
Chemistry Dept., UC Berkeley, USA - Prof. Carles Solsona
Pathology and Experimental Therapeutics Dept, UB - Prof. Francisco Ciruela
ICREA / Universitat de Barcelona, Spain - Prof. Jesús Giraldo & Dr. Jordi Hernando
Universitat Autònoma de Barcelona, Spain - Niek van Hulst, Michael Krieg, Pablo Loza
Institut de Ciències Fotòniques (ICFO) - Carme Rovira
ICREA, Universitat de Barcelona - Pedro de la Villa
Universidad de Alcalá de Henares - Eduardo Fernández
Universitat Miguel Hernández - Burkhard König
Regensburg University - Michael Decker
Regensburg University - Elisabet Romero
Institut Català d’Investigació Química (ICIQ), Tarragona - Ismael Díez-Pérez
King’s College London - Andrea Barberis
Italian Institute of Technology - Roberta Croce
Vrije Universiteit Amsterdam - Gertrudis Perea
Instituto Cajal - Irene Díaz-Moreno, Miguel Ángel de la Rosa, Antonio Díaz-Quintana
Instituto de Investigaciones Químicas, Universidad de Sevilla - Joan Torrent
Escola Universitària d’Òptica i Optometria de Terrassa, Spain - Jordi Hernando, Ramon Alibés, Félix Busque, Josep Maria Lluch
Universitat Autònoma de Barcelona, Spain
News
Implantes con nanopartículas luminiscentes para tratar el dolor y la epilepsia
El IBEC coordinará el proyecto PHOTOTHERAPORT que se desarrollará con la financiación del programa Pathfinder Open del Consejo de Innovación Europeo. El proyecto se centra en el desarrollo de implantes luminiscentes y fármacos activados con luz para innovadoras terapias de neuromodulación. Phototheraport será un consorcio internacional de 8 instituciones y recibirá 3 millones de euros en 3 años para el estudio preclínico de estos implantes.
Logran inducir la activación cerebral con fármacos controlados por luz infrarroja
Un estudio pionero liderado por el IBEC en colaboración con el ICFO ha revelado un método para controlar la actividad cerebral en organismos vivos mediante el uso de fármacos activados por luz infrarroja. Esta técnica de vanguardia activa un receptor específico de neurotransmisores utilizando luz que puede penetrar profundamente en los tejidos y ofrece una precisión farmacológica y espaciotemporal sin igual en tres dimensiones. Estos hallazgos abren nuevas fronteras para la investigación en neurobiología y el desarrollo de terapias de neuromodulación no invasivas basadas en la luz.
Primeras mentorías clínicas para los doctorandos del IBEC en hospitales de Barcelona
El Programa de inmersión clínica para estudiantes de doctorado es una iniciativa del Programa de Emprendimiento del IBEC y el Colegio de Médicos de Barcelona (CoMB). Su objetivo es conectar … Read more
Postdoc2/ at the nanoprobes and nanoswitches Research Group
Postdoctoral / Deadline September 23th
Postdoc/ at the nanoprobes and nanoswitches Research Group
Postdoctoral / Deadline 23th September 2022
IBEC contributes to multi-disciplinary efforts to understand the brain and improve neurological healthcare
The Group of Pau Gorostiza at IBEC participates in the “Emerging Cluster of the Human Brain! (CECH) RIS3CAT Initiative, in which research institutes and industry work together to achieve an integrative and multi-level understanding of the human brain.
El presidente del Consejo Europeo de Investigación visita el IBEC
El Presidente del Consejo Europeo de Investigación (ERC), Jean-Pierre Bourguignon, visitó el pasado 15 de mayo el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC). El evento fue inaugurado por el director de IBEC, Josep Samitier, quien presentó una visión general de la investigación de vanguardia llevada a cabo en el Instituto en los campos de la bioingeniería y la nanomedicina. Posteriormente, los investigadores con concesión de fondos ERC que trabajaban en IBEC tuvieron la oportunidad de explicar cómo estas subvenciones habían impactado positivamente en sus carreras profesionales, y establecieron un diálogo con el Presidente del ERC sobre el pasado, el presente y el futuro del Consejo Europeo de investigación
Jobs
We are happy to receive CVs and enquiries from talented individuals. Prospective students and staff are encouraged to contact us to discuss possibilities. Please feel free to suggest new projects, areas of research or new ideas. You can visit the jobs page to find currents job openings in all IBEC groups or administration positions.
Postdoctoral Researcher at the Nanoprobes & Nanoswitches Research Group (PD_PG)
Ref: PD_PG // Deadline: 27/11/2023
Predoctoral researcher at the Nanoprobes and Nanoswitches Research Group
Ref: FPI_PG/ Deadline: 18/12/2023
Laboratory Technician at the nanoprobes and nanoswitches research group (LT_PG_INNOV)
Ref: LT_PG_INNOV // Deadline: 08/09/2023
Postdoc at the nanoprobes and nanoswitches research group (PD_PG_INNOV)
Ref: PD_PG_IINOV // Deadline: 07/08/2023
Research Assistant at the Nanoprobes & Nanoswitches Research Group (RA_PG)
Ref: RA_PG // Deadline: 14/06/2023
Postdoc2/ at the nanoprobes and nanoswitches Research Group
Postdoctoral / Deadline September 23th
Postdoc/ at the nanoprobes and nanoswitches Research Group
Postdoctoral / Deadline 23th September 2022