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.

Triticales y tricepiros: alternativas para la produccion de pasto y grano. Forage and grain breeding of triticale and tricepiro.

La introducción de nuevos recursos genéticos es esencial en la evolución de la agricultura destinada a la producción de materia prima de alta calidad. La evaluación de nuevo germoplasma, con el objetivo de su difusión comercial o incorporación a programas de mejoramiento, se realiza a través de ensayos comparativos de rendimiento en diferentes ambientes. Las forrajeras anuales de invierno son casi insustituibles para mantener la cadena forrajera en la región pampeana subhúmeda seca y semiárida. En la actualidad tanto triticales como tricepiros son alternativas muy promisorias para su utilización como doble propósito, así como para explorar la posibilidad de producir harinas diferenciadas para uso en la industria de la alimentación humana. En el país, los triticales se han difundido para pastoreo y se requiere de nuevos cultivares. Los tricepiros se trabajan exclusivamente en la Argentina y es necesario desarrollar germoplasma. Se planea identificar germoplasma superior mediante selección en introducciones y cruzamientos propios, ensayos comparativos de pasto y grano, estudiar la estabilidad citológica mediante análisis cromosómicos y genómicos y caracterizar líneas avanzadas por descriptores morfológicos.The introduction of new genetic resources is essential in the agriculture evolution, especially when high quality production is the main objective. New germoplasm must be tested several years in order to be part of breeding programs or to be commercialized due to environmental differences among years. In dry subhumid and semiarid pampeana region, annual winter feed crops are necessary in order to have forage production during winter. Nowadays Triticales and Tricepiros are promising alternatives to be used as double purpose for animal feed and fodder, as well as to obtain differenced flour to human food. In Argentina, Triticale has spread for forage uses and new cultivars are required. Tricepiros are sown only in this country; therefore there is a need to develop Tricepiro germoplasm. The outline includes: identify superior germoplasm in introductions and own crosses through selection; establish comparative forage and grain trials; cytological estability study using chromosomal and genomic analysis and characterize advanced lines through morphological features.

Obtención de genotipos de maní resistentes/ tolerantes a factores bióticos y abióticos.

Argentina, en la última década, se ha consolidado como el primer exportador mundial de maní (Arachis hypogaea L.) para consumo directo o “maní confitería”. Córdoba es la primera provincia productora con un aporte de más del 96% al total nacional. Entre los problemas comerciales más importantes que el maní de origen argentino enfrenta en el mercado internacional se destaca la amplia variación en los volúmenes ofertados anualmente, debido a las oscilaciones en la producción, lo cual dificulta satisfacer plenamente la creciente demanda internacional. Una de las causas relevantes son los cambios en la superficie que se destina al cultivo los que están fuertemente influenciados por los precios del mercado internacional. Además deben tenerse en cuenta las oscilaciones en los rendimientos obtenidos localmente debido a factores abióticos como la calidad de los suelos y el estrés hídrico, y bióticos como las enfermedades fúngicas, foliares y de suelo. Por lo tanto se propone como solución al tema-problema el desarrollo de nuevos genotipos resistentes/tolerantes a estos factores causantes de las limitaciones en la oferta argentina de maní confitería, innovando en el área de la Biotecnología. Se plantea como objetivo general para este proyecto “Caracterizar y evaluar fuentes de resistencia/tolerancia a factores bióticos y abióticos, particularmente de enfermedades fúngicas con énfasis en carbón y viruelas, y sequía, en genotipos cultivados y silvestres, para desarrollar un sistema de marcadores moleculares que asistan a la selección y transferencia de genes de interés mediante técnicas de mejoramiento convencional; y ajustar las condiciones para la regeneración in vitro de variedades elite de maní cultivadas en Argentina”.

Obtención de genotipos de maní resistentes/ tolerantes a factores bióticos y abióticos.

Argentina, en la última década, se ha consolidado como el primer exportador mundial de maní (Arachis hypogaea L.) para consumo directo o “maní confitería”. Córdoba es la primera provincia productora con un aporte de más del 96% al total nacional. Entre los problemas comerciales más importantes que el maní de origen argentino enfrenta en el mercado internacional se destaca la amplia variación en los volúmenes ofertados anualmente, debido a las oscilaciones en la producción, lo cual dificulta satisfacer plenamente la creciente demanda internacional. Una de las causas relevantes son los cambios en la superficie que se destina al cultivo los que están fuertemente influenciados por los precios del mercado internacional. Además deben tenerse en cuenta las oscilaciones en los rendimientos obtenidos localmente debido a factores abióticos como la calidad de los suelos y el estrés hídrico, y bióticos como las enfermedades fúngicas, foliares y de suelo. Por lo tanto se propone como solución al tema-problema el desarrollo de nuevos genotipos resistentes/tolerantes a estos factores causantes de las limitaciones en la oferta argentina de maní confitería, innovando en el área de la Biotecnología. Se plantea como objetivo general para este proyecto “Caracterizar y evaluar fuentes de resistencia/tolerancia a factores bióticos y abióticos, particularmente de enfermedades fúngicas con énfasis en carbón y viruelas, y sequía, en genotipos cultivados y silvestres, para desarrollar un sistema de marcadores moleculares que asistan a la selección y transferencia de genes de interés mediante técnicas de mejoramiento convencional; y ajustar las condiciones para la regeneración in vitro de variedades elite de maní cultivadas en Argentina”.