Comportamiento electroquímico de moléculas de interés biológico y ambiental: Electroanalítica

El proyecto abarca diferentes aspectos relacionados con la electroquímica de moléculas orgánicas, priorizando las de interés biológico. Se estudia el comportamiento electroquímico de los sistemas enzimáticos, de los macrociclos y sus complejos de inclusión y de las interfases líquido/líquido modificadas o no por monocapas de sustancias anfipáticas, frente al transporte de iones, iones complejos e ionóforos. Se estudian además procesos de adsorción de iones complejos aplicables al análisis de trazas de iones metálicos. En todos los casos se estudian aspectos básicos y sus aplicaciones electroanalíticas. 1) Comportamiento electroquímico de moléculas orgánicas y de sus complejos de inclusión con ciclodextrinas: se estudia el efecto del macrociclo sobre la reacción de transferencia de carga del ácido ascórbico y de otras moléculas de estructura fenólica o derivados de los catecoles, tales como neurotransmisores y sus metabolitos relacionados. 2) Electrodos enzimáticos: se estudia el comportamiento de polifenol oxidasas provenientes de diversas fuentes, frente a sustratos fenólicos o derivados de catecoles, tales como neurotransmisores y sus metabolitos relacionados. Las enzimas se inmovilizan sobre electrodos de carbono y sobre electrodos de sales orgánicas conductoras mediante diferentes metodologías. Se analizan las aplicaciones analíticas. 3) Interfases líquidas: se continúa con el estudio de la transferencia de iones a través de la interfase H2O/1,2-dicloroetano modificada por la presencia de una monocapa de fosfolípido, como así también del mecanismo de transporte de cationes alcalinos y alcalino-térreos en presencia de distintos ligandos. 4) Estudio de la adsorción de complejos de cationes metálicos sobre electrodos de mercurio y de carbono. Se determinan parámetros de la etapa de transferencia de masa y de la adsorción propiamente dicha, tendientes a establecer los mecanismos de reacciones involucradas en las técnicas voltamétricas de adsorción-desorción. Se compara con técnicas voltamétricas de deposición disolución para los mismos cationes metálicos, con especial énfasis en las aplicaciones analíticas relacionadas con la determinación de cationes metálicos a nivel de trazas.

Fotooxidaciones sensitizadas de compuestos orgánicos en solución y en medios micelares

El estudio pretende aunar objetivos relacionados con el avance del conocimiento científico con resultados de una transferencia inmediata. El área de interés está dada por las fotooxidaciones sensitizadas de diferentes compuestos de variada aplicación. Se estudian los aspectos cinéticos y mecanísticos del proceso oxidativo, mediado por oxígeno singlete molecular generado fotofísicamente por irradiación con luz visible sobre colorantes adecuados. Se trata en todos los casos de modelar las condiciones de polaridad de solvente, temperatura y concentración de los sustratos fotooxidables, de manera análoga al medioambiente natural en que se encuentran. Dichos sustratos pueden agruparse en cuatro familias: Grupo I a) Contaminantes ambientales derivados y precursores industriales de pesticidas. b) Hidrocarburos, derivados de petróleo, contaminantes de aguas marinas. Grupo II a) Aminoácidos, polipéptidos y proteínas. b) Antibióticos. Grupo III a) Aceites comestibles vegetales y de uso cosmético. Tema 4. Antioxidantes. Grupo IV a) Fotoprotectores para uso en alimentos. b) Fotoprotectores antioxidantes en polímeros sintéticos. Los resultados tienden a predecir, según los casos, las condiciones ideales para la degradación de un pesticida en la naturaleza o para la preservación ante la irradiación de un determinado material conteniendo un dado fotoprotector, para citar simplemente dos ejemplos representativos.

Procesos fotoinducidos de transferencia de electrones

Se trata de estudiar la cinética de reacciones fotoquímicas de transferencia de electrones entre moléculas orgánicas en solución. Se medirá la cinética de formación y desaparición de estados electrónicos excitados y especies reactivas (iones radicales) mediante las técnicas de fluorescencia resuelta en el tiempo y de láser flash fotólisis. Se pondrá énfasis en el estudio de los efectos específicos del solvente sobre la reactividad de los estados excitados y sobre la eficiencia cuántica del proceso de separación de cargas. Objetivos generales y específicos: Se trata de obtener información sobre las constantes cinéticas de los distintos pasos del mecanismo de los procesos de transferencia de electrones desde y hacia estados excitados y formular los modelos teóricos que permitan explicar el efecto del medio (solvente, sales, etc.) sobre estos parámetros. El proyecto consta de cuatro etapas: Tema 1: Efectos de estructura molecular y solvente sobre la cinética de reacciones de transferencia de electrones entre estados electrónicos excitados de compuestos orgánicos (hidrocarburos aromáticos policíclicos, aminas aromáticas, etc.) y nitroaromáticos, clorobencenos y quinonas como aceptores y aminas como donores. Tema 2: Efectos de estructura molecular y del medio sobre la eficiencia cuántica del proceso de separación de cargas. Tema 3: Fotoquímica de colorantes, con especial énfasis en las reacciones de transferencia de electrones desde colorantes excitados a aminas alifáticas. Tema 4: Implementación de la técnica de espectroscopía optoacústica resuelta en el tiempo y su aplicación a reacciones de transferencia de electrones.

Estudio de procesos fisicoquímicos que afectan a la dinámica y composición de la tropósfera

El proyecto tiene como objetivo principal alcanzar una mejor comprensión de los mecanismos que influyen en la capa inferior de la atmósfera o tropósfera, tanto desde el punto de vista teórico como experimental. (...) Se utilizarán modelos radioactivos para evaluar en forma cuantitativa el flujo de radiación que llega a la superficie terrestre en nuestra ciudad en las distintas estaciones como función de la concentración de especies absorbentes, dispersión y/o absorción por particulados y aerosoles, concentración de vapor de agua y factores meteorológicos. (...) Se espera además realizar estudios de sensibilidad con el objetivo de analizar el efecto de cambios en las condiciones fisicoquímicas del ambiente y su influencia en la velocidad de las reacciones químicas que tienen lugar en la atmósfera. El énfasis mayor se pondrá en aquellas reacciones iniciadas por la absorción de radiación proveniente del sol, en las cuales participan especies que absorben en la región del espectro electromagnético conocido como UV cercano. Este análisis es fundamental a la hora de optar por combustibles alternativos con el propósito de mejorar la calidad del aire en una región. En este período del proyecto se finalizará con el desarrollo y se harán las pruebas necesarias de un modelo matemático que permite la simulación de la dispersión y procesos de transporte producidos por una chimenea o escape industrial, teniendo en cuenta las reacciones químicas que ocurrirán (fuentes y sumideros) poniendo especial énfasis en la cuantificación de las concentraciones que recibirán los seres humanos y la vegetación en sitios críticos de la región. Este trabajo es de gran importancia ya que permitirá prever el impacto que tendrán las emisiones gaseosas reactivas de una industria, incinerador, etc. en la salud de la población. El uso de estos modelos es una pieza fundamental de lo que se conoce como "Estudios de impacto ambiental".

Preformulación y formulación de nuevas drogas. Primera parte: Antimicrobianos fluoroquinolónicos (AMFQs)

Las fluoroquinolonas constituyen una familia de antimicrobianos que, desde su introducción en terapéutica, han demostrado propiedades anti-infecciosas que los hacen insustituibles en el tratamiento de numerosas patologías. El presente proyecto forma parte de un plan interdisciplinario de trabajo que comprende: 1) la síntesis y el estudio de actividad antimicrobiana de nuevos AMFQs; 2) el comportamiento farmacocinético de nuevas moléculas en animales de laboratorio; 3) el estudio de propiedades fisicoquímicas de los AMFQs; y 4) la preparación de derivados, sales y complejos de los AMFQs de interés farmacocinético. Como parte del trabajo realizado en nuestro laboratorio hemos logrado obtener, al estado sólido, complejos entre AMFQs zwiteriónicos y el catión aluminio (Al+3) que responden a la fórmula: (CI-+HAMFQ)3Al. Estos complejos AMFQ-Al pueden ser de interés en la formulación de constituyentes farmacéuticos sólidos de los mencionados antimicrobianos ya que exhiben una alta solubilidad en agua y, por ende, una alta velocidad de disolución. Este factor puede contribuir tanto a mejorar la biodisponibilidad de formas farmacéuticas orales cuanto a ampliar las posibilidades de formulación; constituyendo el estudio de este aspecto el eje de esta investigación. En coherencia con lo expuesto, nos proponemos como objetivos: 1) completar la caracterización física y química de los complejos al estado sólido; 2) consolidar el método de preparación de modo que pueda realizarse a mayor escala y en forma paralela desarrollar los estudios de preformulación, formulación de comprimidos y de cápsulas y la evaluación de la biodisponibilidad y toxicidad de los nuevos complejos en tales formulaciones; 3) evaluar las ventajas y/o desventajas de la formulación bajo la forma de complejos en relación con las ya existentes. En lo metodológico, cabe señalar que se prevé la utilización de métodos químicos para preparar complejos AMFQ-Al al estado sólido de norfloxacina, ciprofloxacina y ofloxacina. Asimismo, para establecer la estequimetría y caracterizar su estructura se emplearán métodos analíticos mediante los cuales se extraerá información preliminar que luego será complementada con métodos espectroscópicos, análisis térmico y microscopía electrónica.

Estudio de propiedades interfaciales de interés en electroquímica, catálisis heterogénea y corrosión

La estructura y propiedades de la interfase electroquímica son el resultado de las interacciones que se producen entre los distintos componentes de una solución electrolítica y el electrodo metálico. En particular, las interacciones anión/metal han sido objeto de considerable interés en los últimos años gracias al desarrollo de nuevas técnicas que han permitido el estudio tanto in situ como ex situ de las características de este enlace de adsorción. Los iones específicamente adsorbidos modifican la distribución de carga y la estructura de la interfase y consecuentemente influencian los procesos que ocurren en ella. De allí que la comprensión de las interacciones anion/electrodo es de fundamental importancia en relación con procesos electroquímicos de relevancia tales como corrosión, UPD y electrocatálisis. Por ello, hemos encarado el estudio de procesos de adsorción de aniones sobre superficies metálicas desde un punto de vista teórico utilizando métodos mecánico cuánticos. El objetivo general de este proyecto es lograr una comprensión a nivel atómico-molecular de los procesos de adsorción en la interfase metal/vacío y metal/solución. Los estudios de adsorción de aniones tienen como objetivo entender desde un punto de vista molecular la naturaleza de procesos tales como fosfatizado de metales, corrosión, disolución de óxidos, cambios de reactividad por el agregado de aditivos, etc. pues la primera etapa de todos estos procesos siempre involucran la adsorción de aniones sobre la superficie. Por ello es necesario realizar simulaciones realísticas que representen adecuadamente el entorno de la interfase electroquímica. Por lo tanto, para poder entender las interacciones anión/metal en la interfase electroquímica es necesario considerar la adsorción de aniones hidratados sobre superficies metálicas como así también la coadsorción de aniones con moléculas de agua y otros aniones. Este grado de complejidad constituye nuestro objetivo general para poder comprender procesos macroscópicos tales como los de corrosión a nivel molecular. Los objetivos específicos de este proyecto son el estudio de las distintas propiedades del enlace anión/metal tales como la energía de adsorción, la transferencia de carga del anión al metal y relajación del anión como consecuencia del proceso de adsorción. Estas propiedades se investigarán tanto para aniones hidratados como no hidratados en presencia de campos eléctricos aplicados externamente y comparables con los que existen en una interfase electroquímica. Se continuarán los estudios de oxoaniones y ahora se considerará la hidratación de ellos, especialmente sulfato. El objetivo en este caso es comprender la influencia de la capa de hidratación en el enlace anión/metal. También se estudiará la influencia del campo eléctrico en la geometría de adsorción de moléculas de agua. El objetivo en este caso es comprender el mecanismo de disociación del agua por efecto del campo eléctrico en sus productos de descomposición: OH- y H3O+.

Análisis de la aplicabilidad de la técnica de disco-menisco rotante en el estudio de reacciones de transferencia de carga con reacciones químicas acopladas

El electrodo de disco rotante es una de las técnicas más útiles y más ampliamente empleada en el estudio de la cinética de reacciones de electrodo. Sin embargo, la construcción de electrodos de disco rotante convencionales, que involucra la inclusión del material de electrodo de una vaina de material aislante, no siempre es posible o conveniente. Por ejemplo, cuando es necesario utilizar materiales monocristalinos, se presentan numerosas dificultades debidas principalmente a su extrema fragilidad. (...) Objetivos generales * Se intenta establecer la aplicabilidad de la técnica del electrodo de disco-menisco rotante en el estudio de la cinética de reacciones de transferencia de carga con reacciones químicas acopladas. En particular, se estudiarán los mecanismos de reacción que involucran procesos catalíticos y ECE (electroquímico-químico-electroquímico). Objetivos específicos * Determinar las desviaciones que produce la presencia del menisco de electrolito en las curvas experimentales de corriente límite vs. raíz cuadrada de la velocidad de rotación, para cada uno de los dos mecanismos mencionados a partir de la comparación de datos obtenidos para meniscos de diferentes alturas y sobre electrodos convencionales. * Simular la respuesta electroquímica introduciendo los términos de corrección adecuados para tener en cuenta las variaciones en las condiciones hidrodinámicas que introduce la modificación de la geometría del sistema. * Establecer la metodología apropiada para el tratamiento de los datos experimentales a fin de posibilitar la obtención de los parámetros cinéticos de las reacciones. El plan de trabajo que se propone permitirá profundizar la caracterización del comportamiento hidrodinámico del disco-menisco rotante, incrementando las posibilidades de la utilización de esta técnica que es sumamente adecuada para estudios sobre electrodos monocristalinos, siendo estos últimos la clave para dilucidar la influencia que la estructura superficial del electrodo tiene sobre la cinética y los mecanismos de reacciones de transferencia de carga de interés práctico, como el desprendimiento de hidrógeno y la reducción de oxígeno. Las ventajas asociadas a la omisión de la vaina de material aislante posibilitan, a su vez, que el uso del DMR pueda extenderse a otros tipos de sistemas en los cuales el uso de electrodos rotantes convencionales presenta dificultades.

Estudio fotoquímico y por impacto electrónico de especies adsorbidas sobre superficies sólidas

La mayoría de la investigación en ciencia de superficie fue y es realizada mediante activación térmica de procesos químicos elementales que ocurren en la superficie como: la quimisorción, migración superficial, reacción en la superficie, desorción y difusión hacia o desde el interior del sólido. Esta área es natural a los químicos quienes a menudo están interesados en procesos térmicamente activados. Otra forma de activación de procesos superficiales implica la excitación electrónica de especies que se encuentran en la superficie mediante el uso de fotones, electrones o bombardeo iónico. En estos casos se tiene la oportunidad de iniciar procesos de alta energía que son inaccesibles térmicamente, de tal manera que como resultado de la excitación electrónica son expulsadas diferentes especies desde la superficie. Éstas, que son a menudo fragmentos de las moléculas originales, pueden ser recapturadas en la superficie, sufrir reacciones secundarias con otras especies superficiales, formar "clusters" que abandonan la superficie, emitir radiación, ionizarse, etc. Todo este conjunto de eventos originados por excitaciones electrónicas es conocido bajo el nombre de Diet (Desorption Induced by electronic transitions). El interés principal del presente proyecto abarca dos áreas de investigación: I) Fotoquímica heterogénea de especies reservorias de interés atmosférico. Estudio fotoquímico del CINO3, adsorbido sobre hielo. II) ESD (Electron stimulated desorption): Estudio de desorción estimulada por impacto electrónico de moléculas inorgánicas sencillas adsorbidas sobre metales de transición. El objetivo general del presente proyecto es el estudio de procesos de desorción inducidos por excitaciones electrónicas. Dentro de este tema se incluyen la fotoquímica superficial, la excitación con electrones de energía controlada, el estudio de reacciones catalíticas y el análisis de superficies en general utilizando ambientes de alto y ultra alto vacío. I) El objetivo específico aquí es el estudio de la fotólisis heterogénea de especies atmosféricas reservorias, como CINO3, adsorbidas sobre hielo. II) En este caso el objetivo es comenzar un estudio de ESD de moléculas sencillas adsorbidas sobre sustratos metálicos de transición monocristalinos y/o policristalinos.

Determinación de isómeros ópticos de moléculas de interés farmacéutico mediante técnicas electro-químicas aplicadas a una interfase entre dos electrolitos no miscibles

Los métodos amperométricos aplicados a interfase formadas entre dos electrolitos no miscibles han sido desarrollados a partir de 1979 y desde entonces han adquirido gran importancia debido a sus múltiples aplicaciones en el estudio tanto de las propiedades fisicoquímicas de estas interfases como transporte de iones a través de ellas. Una de las técnicas electroquímicas más utilizadas es voltametría cíclica utilizando sistemas de cuatro electrodos (VCCE). Esta es una importante herramienta analítica ya que permite identificar y cuantificar iones inorgánicos y orgánicos, macrociclos, antibiótico y diferentes moléculas de interés en la química biológica y farmacéutica en muy bajas concentraciones, con la única condición de que el analito tenga carga eléctrica o la pueda adquirir por protonación o por formación de complejos. En este caso, el analito no participa de reacciones de oxidación o reducción: el pasaje del mismo a través de la interfase líquido/líquido produce un pico de corriente voltamétrico cuya magnitud s proporcional a la concentración mientras que el potencial al cual aparece el pico depende de la hidrofobicidad de la sustancia transportadora. Una gran cantidad de especies con actividad farmacéutica ha sido analizada empleando esta técnica. Entre ellas se puede mencionar a antibióticos como monesina, valinomicina, tetraciclina y terramicina, anestésicos locales como procaína, drogas neurotrópicas como benzodiacepinas y neurotransmisores como acetilcolina. (...) Resulta intersante estudiar la factibilidad de aplicar la VCCE al análisis de los enantiómeros de fármacos. L-efedrina es un adrenérgico ampliamente utilizado, cuya eficacia farmacológica depende de la pureza enantiomérica. Por lo tanto, la resolución del par enetiomérico es importante tanto en la producción comercial como en el control de calidad. En términos generales, se intenta aplicar la VCCE al análisis de enantiómeros de ciertos fármacos, en lo que se refiere a la cuantificación y determinación de la actividad fisiológica. Los objetivos específicos son los siguientes: * Estudiar electroquímicamente la formación de complejos de ambos isómeros de efedrina con diferentes ligandos. * Estudiar electroquímicamente la formación de sales de efedrina con un determinado isómero óptico de distintos ácidos. * Analizar la factibilidad de distinguir los enantiómeros de estos fármacos a través de VCCE. * Analizar el pasaje de (D)-Efedrina y (L)-efedrina a través de una monocapa de (L) dibehenoil fosfatidil colina. Establecer diferencias y correlacionar estos hechos con la diferente actividad fisiológica de cada enantiómero.

Electroquímica de sustancias orgánicas, mecanismos y electrosíntesis: Producción y aplicación de electrodos modificados

En este trabajo se trata de elucidar los procesos de oxidación-reducción electroquímica de compuestos orgánico aromáticos. Interesan los productos de reacción y el manejo de las variables externas para lograr la optimización de los que sean de interés. Estos estudios se realizan en medios homogéneos y además en medios bifásicos. Así se estudian procesos de electrodos con sustancias orgánicas en sistemas bifásicos líquido-líquido. Interesan conocer los mecanismos de fotoelectroquímica de moléculas biomiméticas tales como carotenos y porfirinas, principalmente en lo referente a la producción de fotocorriente. También se estudian procesos relacionados a la preparación y obtención de electrodos modificados por sustancias orgánicas poliméricas y electrodos sensores como los de metal-óxido y polímero orgánico-metal polidisperso. Objetivos generales y específicos: Los estudios electroquímicos con sustancias orgánicas comprenden una amplia gama de posibilidades. En este proyecto se estudian procesos de electrodo de diversas sustancias orgánicas donde se trata de dilucidar los mecanismos de los procesos redox en general. En lo particular se estudia el comportamiento electroquímico y fotoelectroquímico de sustancias biomiméticas como son los compuestos carotenoides y porfirinas. Interesa fundamentalmente la producción de fotocorriente obtenidas a través de la fotoexcitación. Se propone analizar la sensibilización de semiconductores (SnO2) por medio de moléculas biomiméticas. Estas últimas actúan como aceptor primario de energía radiante y transfieren un hueco o un electrón desde el estado excitado a las bandas de energía del semiconductor base. También se estudian procesos relacionados con la preparación y obtención de electrodos modificados por sustancias orgánicas poliméricas. En este laboratorio ya se han obtenido varios tipos de polímeros y en este proyecto se propone someterlos a condiciones extremas de potencial y a medios agresivos a fin de determinar este tipo de propiedades. Una de las aplicaciones inmediatas de estos electrodos es utilizarlos como sensores electroquímicos para diversas sustancias orgánicas. Por otro lado se estudian procesos electroquímicos en interfaces líquido/ líquido, pseudofaces (micelas) además de medios homogéneos. Como reacción modelo se utiliza nitración de naftaleno.

Desarrollo de interfases con transferencia controlada de especies moviles. Síntesis, caracterizacion y aplicaciones. Development of Interphases with Controlled Transference of Mobile Species. Synthesis, Characterization and Applications.

Se propone sintetizar nuevos materiales como bloques de construcción de estructuras en escala nanometrica o micrométrica: nanotubos de carbono funcionalizados; nanopartículas metálicas; hidrogeles inteligentes; carbones mesoporosos. Con ellos se construiran interfaces solido/liquido estructuradas: multicapas autoensambladas, patrones micrométricos con heterogeneidad tridimensional y estructuras jerárquicas. Se estudiara el intercambio de especies móviles en las interfaces usando técnicas electroquímicas, espectroelectroquimicas, ópticas y de microscopia. De esta manera se podran controlar el intercambio en esa interface. En base a este conocimientos se desarrollaran aplicaciones tecnológicas tales como sensores de oligonucletidos, microceldas de combustible, arreglos de microelectrodos y supercapacitores.

Diseño y desarrollo de superficies modificadas. Aplicaciones ambientales, biomédicas y farmacéuticas. Design and development of modified surfaces. Environmental, biomedical and pharmaceutical applications.

El objetivo general de este proyecto de investigación es diseñar, desarrollar y optimizar superficies con propiedades especificas para ser utilizadas como sensores y biosensores, materiales biocompatibles, columnas para separaciones por electroforesis capilar, matrices para la liberación controlada de fármacos y sorbentes para remediación ambiental. Para concretar este objetivo, se propone específicamente modificar superficies o particulas apuntando a optimizar un sistema concreto relevante en aplicaciones farmaceuticas, ambientales o biomedicas: 1. Modificacion de arcillas naturales o sinteticas para desarrollar matrices portadoras de farmacos o sorbentes para remediacion ambiental:1.1 Estudiar ilitas modificadas con Fe(III) para maximizar las propiedades adsortivas frente a aniones contaminantes como arsenico. 1.2 Sintetizar LDH de Al y Mg modificados con compuestos de interés farmacéutico para diseñar sistemas de liberación controlada.2. Modificación de canales de chips y electrodos para optimizar la separación, detección y cuantificación de compuestos farmacéutico: 2.1 Diseñar y construir microchips para la separación por EC de compuestos de base fenólica.2.2 Evaluar polímeros que mejoren la respuesta y/o estabilidad de electrodos de Carbono para ser usados como detectores amperométrico de compuestos de base fenólica en sistemas FIA y miniaturizados de análisis integrados.3. Modificación de superficies sólidas con biomoléculas para el desarrollo y optimización de superficies de bio-reconocimiento:3.1 Evaluar el comportamiento de superficies de titanio modificadas con TiO2 y depósitos inorgánicos frente a la interacción con proteínas plasmáticas (PP) para el análisis de la biocompatibilidad superficial.3.2 Diseñar y desarrollar superficies biofuncionales para el reconocimiento especifico de D-aminoácidos, anticuerpos en pacientes chagásicos y simple hebra de ADN. Las técnicas que se emplearán para llevar a cabo el proyecto dependen del tipo de sistema de estudio. En particular los estudios correspondientes al objetivo 1 se realizarán mediante análisis químicos, térmico, DXR, SEM, IR, BET así como mediante titulaciones ácido-base potenciométricas, movilidades electroforéticas, cinética e isotermas de adsorción.En general para desarrollar el objetivo 2 se utilizarán técnicas electroquímicas clásicas para la caracterización de los electrodos, los que luego se utilizarán como detectores en un sistema FIA amperométrico, mientras que los microchips se emplearán en electroforesis capilar para la separación de diferentes compuestos de interés farmacéutico.Finalmente, el objetivo 3 se llevará a cabo por un lado modificando electrodos de titanio con distintos depósitos (electroquímicas, sol-gel, térmicas) de TiO2 e hidroxiapatita y evaluando la interacción con proteínas plasmáticas para analizar la biocompatibilidad de los materiales preparados. Por otro lado, se estudiará el proceso de adsorción-desorción de D-aminoácido oxidasa, antígenos del T. Cruzi y ADN de simple hebra para optmizar la capacidad de bio-reconocimiento superficial de D-aminoácidos, anticuerpos de chagásicos y de cadena complementaria de ADN. Para concretar este objetivo se utilizarán técnicas electroquímicas, espectroscópicas y microscopias.Debido al carácter multidisciplinario del presente proyecto de investigación, su ejecución se llevara a cabo a través de la colaboración de investigadores pertenecientes a distintas áreas de la Química y permitirá continuar con la formación de recursos humanos mediante la realización de tesis doctorales y estadías postdoctorales.

Síntesis, caracterización y aplicaciones específicas de metalosilicatos cristalinos micro y mesoporosos con incorporación de nanoestructuras. Synthesis, characterization and specific aplications of crystalline micro and mesoporous metallosilicates with nanostructures.

La síntesis de materiales cristalinos micro y mesoporosos con incorporación de micro/nano partículas/clusters de especies formadas con entidades propias interaccionando con las redes, como óxidos de metales, cationes de neutralización, especies metálicas, etc., pueden potencialmente ser utilizados como "materiales hospedaje" en óptica, electrónica, sensores, como materiales magnéticos, en estrategias ambientales de control de la contaminación, catálisis en general y procesos de separación. Se sintetizaran y caracterizaran por diversas técnicas fisicoquímicas, zeolitas microporosas de poro medio (ZSM) y poro grande (Y), y materiales mesoporosos (MCM-41). La aplicación de los mismos se orientara, por una parte, a procesos catalíticos tecnológicamente innovadores relacionados con los siguientes campos: a)catálisis ambiental: transformación de desechos plásticos (polietileno, polipropileno, poliestireno o mezclas de los mismos) a hidrocarburos de mayor valor agregado (gasolinas, gasoil, gases licuados de petróleo, hidrocarburos aromáticos); b)química fina: oxidación parcial de hidrocarburos aromáticos hacia la obtención de commodities, fármacos, etc. Por otra parte, se evaluaran las propiedades magnéticas (ferromagnetismo, paramagnetismo, superparamagnetismo, diamagnetismo) que algunos de estos materiales presentan, en busca de su correlación con sus propiedades catalíticas, cuando sea factible. Se estudiaran las condiciones óptimas de síntesis de los materiales, aplicando técnicas hidrotermicas o sol gel, controlando variables como temperaturas y tiempos de síntesis, pH de geles iniciales-intermedios-finales, tipo de fuentes precursoras, etc. La modificación de las matrices con Co, Cr, Mn, H, o Zn, se realizara mediante diversos tratamientos químicos (intercambio, impregnación) a partir de las sales correspondientes, con el objeto de incorporar elementos activos al estado iónico, metálico, clusters, etc.; y la influencia de distintos tratamientos térmicos (oxidantes, inertes o reductores; atmósferas dinámicas o estáticas; temperaturas). La caracterización estructural de los materiales será por: AA (cuantificación elemental de bulk); XRD (determinacion de presencia de especies oxidos o metalicas de Zn, Co, Cr, o Mn; determinacion de cristalinidad y estructura); BET (determinacion de area superficial); DSC-TG-DTA (determinacion de estabilidad de las matrices sintetizadas); FTIR de piridina (determinacion de tipo-fuerza-cantidad de sitios activos); Raman y UV-reflectancia difusa (determinacion de especies ionicas interacturando o depositadas sobre las matrices); TPR (identificacion de especies reducibles); SEM-EDAX (determinacion de tamaño de particulas de especies activas y de las matrices y cuanfiticacion superficial); Magnetómetros SQUID y de muestra vibrante (medición de magnetización y susceptibilidad magnética a temperatura ambiente con variación de campo externo aplicado, y variación de temperaturas (4 a 300 K) con campo externo fijo). En síntesis, se plantean tres grandes áreas de trabajo: No1)Síntesis y caracterización de materiales micro y mesoporosos nanoestructurados; No2) Evaluación de las propiedades catalíticas; No3) Evaluación de las propiedades magnéticas. Estos lineamientos nos permitirán generar nuevos conocimientos científicos-tecnológicos, formando recursos humanos (dos becarios posdoctorales; un becario doctoral; tres becarios alumnos de investigación; aproximadamente 15 pasantes de grado al año) aptos para emprender tales desafíos. Los conocimientos originados son constantemente trabajados en las actividades docentes de grado y posgrado que los integrantes del proyecto poseen. Finalmente serán transmitidos y puestos a consideración de pares evaluadores en presentaciones a congresos nacionales e internacionales y revistas especializadas.

Fotoestabilidad de compuestos fenólicos. Evaluación de su potencial capacidad como aditivos antioxidantes. Photostability of phenolic compounds. Assessment of their potential antioxidant activity as additives.

La autooxidación es la forma de deterioro de los productos grasos más importante después de las alteraciones producidas por microorganismos, lo que representa un tema de gran interés económico para las industrias alimenticia y cosmética, ya que da lugar a la aparición de sabores y olores desagradables lo que hace que estos productos sean inaceptables para el consumidor o que reduzcan su vida útil. Dicho proceso se inicia a partir de la reacción de ácidos grasos con oxígeno y puede ser desencadenado por la exposición del producto graso a la luz medioambiental. En estos casos ocurre un proceso de fotooxidación sensibilizada, con la participación de especies reactivas de oxígeno (ROS). Por esta razón, la preservación de producto graso al efecto de las ROS es un punto de capital importancia. Las industrias intentan evitar la oxidación de los productos grasos mediante diferentes técnicas, como el envasado al vacío o en recipientes opacos, pero también utilizando antioxidantes agregados ex-profeso. En particular, los fenoles son secuestradores no enzimáticos de ROS y radicales libres. Actúan como antioxidantes secundarios o interruptores de la cadena oxidativa de lípidos, desactivando las especies reactivas en sus etapas iniciales y evitando que el proceso oxidativo continúe. Por tal motivo, para el presente Proyecto hemos escogido, como potenciales antioxidantes, dos fenoles estructuralmente relacionados con el hidroxitirosol-un antioxidante natural del aceite de oliva-. A través de reacciones fotosensibilizadas, mediante un estudio cinético, mecanístico, de relaciones estructura-reactividad y de dilucidación de fotoproductos se intentará obtener la información que satisface los objetivos específicos de este Proyecto, a saber: a) la resistencia de dHT frente a la oxidación fotopromovida, y en particular a los procesos fotosensibilizados; b) la propensión de dHT para generar especies oxidantes ya sea por irradiación directa o por interacciones específicas con estados excitados de otras moléculas; c) la influencia del medio sobre la capacidad antioxidante de dHT; d) el establecimiento de relaciones estructura-reactividad en lo referida a la actividad antioxidante de dHT. Se trabajará con distintos tipos de sensibilizadores como generadores de diferentes ROS. Para establecer y dilucidar los aspectos cinéticos y mecanísticos mencionados es necesario obtenerinformación acerca de las constantes cinéticas de los diferentes procesos involucrados. La estrategia de trabajo consistirá en abordar condiciones experimentales tales que inhiban determinadas reacciones competitivas y permitan el desarrollo de otras. Se espera que el conocimiento que se genere a partir de los resultados del presente Proyecto, constituya un importante aporte para el diseño y desarrollo de nuevos antioxidantes liposolubles que posean exacerbadas sus propiedades como fotoprotectores frente a eventuales oxidaciones a las que pueda estar expuesto un producto graso.

Estados de cuasi-equilibrio dipolar en fluidos complejos estudiados por relajación y decoherencia en Resonancia Magnética Nuclear

La dinámica molecular colectiva de los cristales líquidos (CL) juega un papel preponderante en la respuesta de estos sistemas ante la aplicación de campos eléctricos y magnéticos externos, por lo que el estudio básico de la dinámica molecular, particularmente de los movimientos correlacionados, es indispensable para el diseño de aplicaciones tecnológicas basadas en CL. Por otra parte, se reconoce que la dinámica molecular colectiva distintiva de las fases ordenadas de fluidos complejos es además una propiedad que controla procesos clave en diversidad de materiales biológicos (funcionalidad y propiedades viscoelásticas de membranas, resistencia al almacenamiento de semillas y alimentos, temperatura de transición vítrea de compuestos de almidón, estabilidad de fases lamelares, etc.). Al presente, la relación entre estos conceptos reclama exhaustivos análisis y técnicas adecuadas para estudiar los movimientos microscópicos en distintas escalas temporales. En este Proyecto de investigación básica proponemos desarrollar y optimizar un conjunto de técnicas de RMN selectivamente aptas para el estudio de la dinámica lenta característica de las fases parcialmente ordenadas, por lo que tendrían aplicación directa en sistemas de interés biológico y tecnológico. Mediante diversas secuencias de pulsos en experimentos de RMN, es posible preparar estados cuánticos de “orden dipolar” en el sistema de espines nucleares, tanto en muestras en fase sólida como en CL. Tales estados de orden, están caracterizados por "cuasi-invariantes" que son observables de espin que relajan lentamente, intercambiando energía con la red que hace las veces de reservorio térmico. En síntesis, una vez creado el orden y establecido el estado de cuasi-equilibrio de cada cuasi-invariante, el sistema se comporta como un sistema termodinámico en contacto térmico con una red. De hecho, con todo rigor, se puede caracterizar el grado de orden por una "temperatura de espin". Además hay evidencia que los cuasi-invariantes dipolares reflejan sensible y selectivamente los movimientos moleculares correlacionados (a diferencia del cuasiinvariante Zeeman o magnetización nuclear). El aspecto distintivo de nuestra propuesta con respecto al estado actual del conocimiento, radica en la provisión de un nuevo parámetro de relajación de protones en cristales líquidos, para lo cual enfocamos las tareas hacia la caracterización de estos cuasiinvariantes, al diseño de técnicas de medición de sus tiempos de relajación y al desarrollo de la teoría que relaciona a éstos con la dinámica molecular. El esquema de trabajo se basa en reconocer que los eventos relevantes en los experimentos de creación-relajación de cuasi-invariantes dipolares ocurren en dos escalas de tiempo: la escala microscópica asociada con la decoherencia de los estados cuánticos y la escala macroscópica en la que se observa la relajación espín-reservorio. Proponemos como hipótesis general que los procesos que gobiernan la decoherencia, determinan también la relajación espin-red. Proponemos un enfoque innovador dentro del campo general de relajación de espin nuclear por RMN: considerar al sistema de espines nucleares como un sistema cuántico abierto multi-spin interactuando con un sistema (también cuántico) no observado. Para incorporar el detalle de la dinámica en escala microscópica en la descripción de la relajación es necesario el estudio experimental de los fenómenos que gobiernan la decoherencia y la relajación. Los resultados esperados en cada uno de esos grupos se interrelacionan, ya que la caracterización de los observables dipolares es un paso indispensable para explotar la potencialidad de la relajación del orden dipolar en presencia de movimientos moleculares correlacionados.