Desarrollo de sistemas nano/micro-particulados con aplicación en la fotodegradación selectiva de contaminantes orgánicos en solución. Development of nano / micro-particles systems with application to selective photodegradation of organic pollutants in solution.

IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA DE ESTUDIO. Las sustancias orgánicas solubles en agua no biodegradables tales como ciertos herbicidas, colorantes industriales y metabolitos de fármacos de uso masivo son una de las principales fuentes de contaminación en aguas subterráneas de zonas agrícolas y en efluentes industriales y domésticos. Las reacciones fotocatalizadas por irradiación UV-visible y sensitizadores orgánicos e inorgánicos son uno de los métodos más económicos y convenientes para la descomposición de contaminantes en subproductos inocuos y/o biodegradables. En muchas aplicaciones es deseable un alto grado de especificidad, efectividad y velocidad de degradación de un dado agente contaminante que se encuentra presente en una mezcla compleja de sustancias orgánicas en solución. En particular son altamente deseables sistemas nano/micro -particulados que formen suspensiones acuosas estables debido a que estas permiten una fácil aplicación y una eficaz acción descontaminante en grandes volúmenes de fluidos. HIPÓTESIS Y PLANTEO DE LOS OBJETIVOS. El objetivo general de este proyecto es desarrollar sistemas nano/micro particulados formados por polímeros de impresión molecular (PIMs) y foto-sensibilizadores (FS). Un PIMs es un polímero especialmente sintetizado para que sea capaz de reconocer específicamente un analito (molécula plantilla) determinado. La actividad de unión específica de los PIMs en conjunto con la capacidad fotocatalizadora de los sensibilizadores pueden ser usadas para lograr la fotodescomposición específica de moléculas “plantilla” (en este caso un dado contaminante) en soluciones conteniendo mezclas complejas de sustancias orgánicas. MATERIALES Y MÉTODOS A UTILIZAR. Se utilizaran técnicas de polimerización en mini-emulsión para sintetizar los sistemas nano/micro PIM-FS para buscar la degradación de ciertos compuestos de interés. Para caracterizar eficiencias, mecanismos y especificidad de foto-degradación en dichos sistemas se utilizan diversas técnicas espectroscópicas (estacionarias y resueltas en el tiempo) y de cromatografía (HPLC y GC). Así mismo, para medir directamente distribuciones de afinidades de unión y eficiencia de foto-degradación se utilizaran técnicas de fluorescencia de molécula/partícula individual. Estas determinaciones permitirán obtener resultados importantes al momento de analizar los factores que afectan la eficiencia de foto-degradación (nano/micro escala), tales como cantidad y ubicación de foto- sensibilizadores en las matrices poliméricas y eficiencia de unión de la plantilla y los productos de degradación al PIM. RESULTADOS ESPERADOS. Los estudios propuestos apuntan a un mejor entendimiento de procesos foto-iniciados en entornos nano/micro-particulados para aplicar dichos conocimientos al diseño de sistemas optimizados para la foto-destrucción selectiva de contaminantes acuosos de relevancia social; tales como herbicidas, residuos industriales, metabolitos de fármacos de uso masivo, etc. IMPORTANCIA DEL PROYECTO. Los sistemas nano/micro-particulados PIM-FS que se propone desarrollar en este proyecto se presentan como candidatos ideales para tratamientos específicos de efluentes industriales y domésticos en los cuales se desea lograr la degradación selectiva de compuestos orgánicos. Los conocimientos adquiridos serán indispensables para construir una plataforma versátil de sistemas foto-catalíticos específicos para la degradación de diversos contaminantes orgánicos de interés social. En lo referente a la formación de recursos humanos, el proyecto propuesto contribuirá en forma directa a la formación de 3 estudiantes de postgrado y 2 estudiantes de grado. En las capacidades institucionales se contribuirá al acondicionamiento del Laboratorio para Microscopía Óptica Avanzada (LMOA) en el Dpto. de Química de la UNRC y al montaje de un sistema de microscopio de fluorescencia que permitirá la aplicación de técnicas avanzadas de espectroscopia de fluorescencia de molecula individual. Water-soluble organic molecules such as certain non-biodegradable herbicides, industrial dyes and metabolites of widespread use drugs are a major source of pollution in groundwater from agricultural areas and in industrial and domestic effluents. Photo-catalytic reactions by UV-visible irradiation and organic sensitizers are one of the most economical and convenient methods for the decomposition of pollutants into harmless byproducts. In many applications it is highly desirable a high degree of specificity, effectiveness and speed of degradation of specific pollutants present in a complex mixture. In particular nano/micro-particles systems that form stable aqueous suspensions are highly desirable because they allow for easy application and effective decontamination of large volumes of fluids. Herein we propose the development of nano/micro particles composed by molecularly imprinted polymers (MIP) and photo-sensitizers (PS). The specific binding of MIP and the photo-catalytic ability of the sensitizers are used to achieve the photo-decomposition of specific "template" molecules in complex mixtures. Mini-emulsion polymerization techniques will be used to synthesize nano/micro MIP-FS systems. Spectroscopy (steady-state and time resolved) and chromatography (GC and HPLC) will be used to characterize efficiency, mechanisms and specificity of photo-degradation in these systems. In addition single molecule/particle fluorescence spectroscopy techniques will be used to directly measure distributions of binding affinities and photo-degradation efficiency in individual particles. The proposed studies point to a more detailed understanding of the factors affecting the photo-degradation efficiency in nano/micro-particles and to apply that knowledge in the design of optimized systems for photo-selective destruction of socially relevant aqueous pollutants.

Calidad química y sensorial de alimentos: desarrollo de metodologías analíticas basadas en la utilización de HS-SPME/GC y aceptabilidad sensorial para la caracterización de plantas aromáticas y productos alimenticios.

El concepto de calidad ha evolucionado en los últimos años adquiriendo un extraordinario protagonismo. Un alimento puede ser descripto mediante una serie de parámetros o variables que se transforman en atributos de calidad por la percepción y preferencias de un usuario. Los valores que deben alcanzar los atributos para que la adecuación sea positiva, son las especificaciones de calidad. Entre los atributos de calidad de un alimento se encuentra la organoléptica o sensorial, que puede ser definida, medida y ponderada, estableciéndose niveles de confianza para el cumplimiento de las especificaciones de calidad acordadas. Los componentes químicos volátiles del alimento, estimulan las terminales sensitivas de boca y nariz, afectando a los atributos olor, aroma, fragancia, gusto y flavor. Por lo tanto, identificar dichos componentes y determinar su proporción en el producto es de vital importancia para establecer correlaciones con las respuestas sensoriales. En el presente proyecto se desarrollarán metodologías analíticas basadas en Microextracción en Fase Sólida del Espacio de Cabeza seguida de Cromatografía Gaseosa (HS-SPME/GC) y en aceptabilidad sensorial para su aplicación en la caracterización de plantas aromáticas y productos alimenticios, con la finalidad de identificar los compuestos volátiles responsables de la aceptación o rechazo de los productos investigados, de evaluar el efecto del almacenamiento sobre las características de los mismos, y establecer similitudes y diferencias entre los perfiles químicos de diferentes productos del mismo tipo. Además, se realizarán protocolos de control de calidad para las muestras estudiadas.

Estabilización físico-química de los suelos colapsables de Córdoba.

Zur y Wiseman (1973) definieron que la ocurrencia de este fenómeno trae como consecuencias una disminución rápida del volumen del suelo ante un aumento contenido de humedad natural, del grado de saturación, la tensión media actuante, la tensión de corte y la presión de poro. Por ende, ocurre una disminución de la capacidad de carga teórica, considerada al momento de realizar el cálculo estructural de una fundación/cimiento (entre otros aspectos) para una superestructura. Efectos irreversibles de las superestructuras, se producen a consecuencia de una disminución de la capacidad de carga. Las construcciones edilicias de bajos recursos económicos por cápita, serían las más afectadas ante el fenómeno de suelos colapsables en la ciudad de Córdoba. Esta investigación se centra en complementar estudiados de estabilización de suelos colapsables de más de 30 años desarrollado en el ámbito de investigación local. La innovación de esta línea de investigación, es utilizar un agente químico distinto a los ya utilizados (o sea cal-cemento).