David Alejandro Miranda Mercado

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David Alejandro Miranda Mercado es profesor titular de la Escuela de Física de la Universidad Industrial de Santander, investigador sénior reconocido por Minciencias y director del grupo CIMBIOS. Es físico, ingeniero electrónico, magíster en Ingeniería y doctor en Química Aplicada. Su investigación integra la física, la electroquímica y la bioingeniería para comprender sistemas materiales y biológicos y desarrollar tecnologías de medición. Trabaja en electroquímica cuántica y mesoscópica, biosensores, espectroscopia de impedancia y métodos ópticos y computacionales orientados a la detección temprana de enfermedades. Ha contribuido al desarrollo de FEDSA y es coinventor de un método y dispositivo para detectar anormalidades en células biológicas. Su actividad también comprende el modelado y la simulación, el desarrollo de software científico y la innovación educativa mediada por TIC. Su trayectoria articula investigación básica, desarrollo tecnológico y formación de investigadores, con aplicaciones en salud, materiales y educación.

Líneas de Investigación

Resumen de soluciones en investigación en las que ha participado

Su actividad investigativa integra fundamentos físicos, instrumentación, análisis de datos y modelado para abordar problemas en salud, materiales y educación. Entre sus contribuciones se encuentran: Detección de alteraciones en tejidos biológicos. Ha contribuido al desarrollo de FEDSA, una técnica óptica basada en el análisis espectral de luz dispersada, y a su evaluación como prueba de concepto para diferenciar tejido mamario normal y anormal. Es coinventor del método y dispositivo para detectar anormalidades en células biológicas registrado por la UIS. También ha participado en estudios de bioimpedancia para investigar alteraciones cervicales y colorrectales, así como en el análisis computacional de mamografías y el modelado del campo de cancerización. Estas investigaciones buscan aportar herramientas complementarias para la detección temprana y la evaluación del riesgo. Biosensores y electroquímica cuántica. Ha contribuido a la formulación de modelos de transferencia y transporte electrónico en sistemas mesoscópicos y grafeno, y al estudio de la capacitancia electroquímica y la dureza química como herramientas para caracterizar interfaces. Su trabajo incluye investigaciones sobre superficies nanoestructuradas de dióxido de titanio para biosensado y métodos para mejorar la reproducibilidad de sensores capacitivos. Estas contribuciones apoyan el diseño y la interpretación física de sistemas de detección molecular. Caracterización de materiales y software científico. Ha trabajado en la interpretación de espectros de impedancia y en modelos que relacionan la respuesta eléctrica con las propiedades de los materiales. Participó en el desarrollo de KDssZ, una herramienta web de acceso abierto para analizar medidas de impedancia en compuestos cementantes, con aplicaciones al estudio de materiales capaces de detectar cambios en su condición. Este desarrollo integra formulación física, programación y análisis experimental. Dolor y teoría de la información. Ha participado en la formulación de una hipótesis que interpreta el dolor como percepción de cambios en la información. Esta contribución teórica explora la entropía y la teoría de la información como herramientas conceptuales para plantear nuevas preguntas de investigación sobre la percepción del dolor. Innovación educativa y formación. Ha participado en el desarrollo e implementación de ExperTIC-SEA y estrategias de enseñanza Just-in-Time Teaching, con evaluación de resultados en laboratorios de física para ingeniería. También ha contribuido a recursos digitales para la formación en salud, incluido un objeto de aprendizaje para la valoración de respuestas cardiovasculares y respiratorias. Esta actividad articula investigación educativa, aprendizaje activo y tecnologías digitales, junto con la formación de estudiantes de pregrado y posgrado.

Publicaciones relevantes

Bertel, L., Miranda, D. A., & García-Martín, J. M. (2021). Nanostructured titanium dioxide surfaces for electrochemical biosensing. *Sensors, 21*(18), Article 6167. https://doi.org/10.3390/s21186167 Bueno, P. R., & Miranda, D. A. (2017). Conceptual density functional theory for electron transfer and transport in mesoscopic systems. *Physical Chemistry Chemical Physics, 19*(8), 6184–6195. https://doi.org/10.1039/C6CP02504H Bueno, P. R., & Miranda Mercado, D. A. (2022). Quantum rate theory for graphene. *The Journal of Physical Chemistry C, 126*(36), 15374–15385. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.2c02419 Corzo, S. P., Bueno, P. R., & Miranda, D. A. (2021). Improving the analytical reproducibility of electrochemical capacitive sensors using the chemical hardness of the interface. *IEEE Access, 9*, 166446–166454. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3135787 Fernández-Pinto, J., Gómez-Torrado, Á., & Miranda, D. A. (2026). Frequency-domain dynamic light scattering (FEDSA) for in vivo screening of breast tissue abnormalities: A proof-of-concept study. *Computer Methods and Programs in Biomedicine, 281*, Article 109346. https://doi.org/10.1016/j.cmpb.2026.109346 Hernández, A., Miranda, D. A., & Pertuz, S. (2021). Algorithms and methods for computerized analysis of mammography images in breast cancer risk assessment. *Computer Methods and Programs in Biomedicine, 212*, Article 106443. https://doi.org/10.1016/j.cmpb.2021.106443 Hernández, A., Miranda, D. A., & Pertuz, S. (2023). An in silico study on the detectability of field cancerization through parenchymal analysis of digital mammograms. *Medical Physics, 50*(10), 6379–6389. https://doi.org/10.1002/mp.16401 Miranda, D. A., & Bueno, P. R. (2019). Chemical hardness of mesoscopic electrochemical systems directly analyzed from experimental data. *The Journal of Physical Chemistry C, 123*(34), 21213–21223. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b04020 Miranda, D. A., Lizcano-Dallos, A. R., & Pinzón, E. F. (2023). Improving the physics learning outcomes of engineering students through Just in Time Teaching (JiTT). *IEEE Revista Iberoamericana de Tecnologias del Aprendizaje, 18*(2), 190–197. https://doi.org/10.1109/RITA.2023.3264446 Tello Prieto, P. A., & Miranda, D. A. (2026). Is pain perception of a change in information? *Medical Hypotheses, 207*, Article 111870. https://doi.org/10.1016/j.mehy.2025.111870 Triana-Camacho, D. A., Miranda, D. A., Meoni, A., D’Alessandro, A., Ubertini, F., & Quintero-Orozco, J. H. (2025). KDssZ: A web-based open-access tool for physics-based impedance measurements in cement-based composites. *Construction and Building Materials, 489*, Article 142039. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2025.142039