Biosensores: Estudio electroquímico. Aplicaciones analíticas

Los requerimientos de una rápida obtención de resultados más exactos en el campo de la química clínica, forense, ambiental y farmacéutica, y la industria en general, han impulsado la investigación de nuevos métodos de análisis y dentro de ellos los electroquímicos han evidenciado un notable desarrollo. La importancia del proyecto que se pone a consideración radica en las múltiples posibilidades de interacción que ofrece con la biotecnología y con diferentes ramas de la química. El desarrollo de nuevos biosensores para la cuantificación de glucosa reviste gran importancia ya que, aunque los biosensores electroquímicos han permitido obtener muy buenos resultados en el mercado, ellos continúan siendo uno de los desafíos de muchas empresas líderes. En lo que se refiere a los biosensores de afinidad la potencialidad que tienen en cuanto a la diversidad de aplicaciones es bastante: en la química farmacéutica en el diseño racional de nuevos fármacos (antibióticos, anticancerígenos); en la química clínica, en el diagnóstico de enfermedades especialmente genéticas; en la clínica forense, por que la determinación del DNA en determinadas muestras es de vital importancia para el esclarecimiento de situaciones legales; en la química ambiental, porque permitiría un mejor conocimiento de los efectos tóxicos de algunos contaminantes. (...) Objetivos generales: * Diseñar y optimizar nuevos sensores electroquímicos de afinidad conteniendo ácidos nucleicos como elemento de reconocimiento. * Preparar y caracterizar biosensores obtenidos por inmovilización de oxidasas sobre electrodos de carbono metalizados. Objetivos específicos: * Diseñar y optimizar nuevos biosensores electroquímicos de afinidad para la determinación de compuestos capaces de interaccionar con ácidos nucleicos. * Estudiar la adsorción de ácidos nucleicos sobre electrodos de carbono. * Preparar y caracterizar electrodos enzimáticos metalizados para la cuantificación de glucosa. * Estudiar electroquímicamente la cinética de la reacción catalizada por la enzima inmovilizada.

Incommensuración conformacional en cristales moleculares

Existen sólidos orgánicos en los cuales las interacciones intermoleculares tienen un efecto determinante sobre la conformación de equilibrio y la dinámica molecular. Tal es el caso de los compuestos de la familia de los bifenilos, que presentan en general valores bajos para la energía de torsión fenil-fenil, en algunos casos comparables a los de las interacciones intermoleculares. Esta competencia de interacciones inter. e intramoleculares, al variar con la temperatura, ocasiona transiciones de fase que pueden involucrar la pérdida de la periodicidad del cristal, como ocurre con el bifenilo y el bis(4-clorofenil)sulfone ((ClC6H4)2SO2), abreviado como BCPS). En estos compuestos se producen transiciones a fases inconmensuradas (IC), en las cuales los ángulos interfenilos están modulados espacialmente con una periodicidad irracional respecto de la red cristalina subyacente. Por otra parte, estos mismos factores estéricos y dinámicos internos juegan un rol crucial en el nivel de actividad biológica de una sustancia, a nivel molecular. En los bifenilos clorados se ha demostrado, que la conformación interna de la molécula y la libertad reorientacional de ciertos grupos moleculares (como por ejemplo anillos bencénicos, C-Cl3, etc.) son determinantes en la interacción con las membranas celulares durante el proceso de absorción. La toxicidad de los pesticidas derivados del DDT esta basada en este hecho. Así, el problema de cómo se modifica la conformación interna de la molécula y su dinámica debido a interacciones con su entorno (vecinos próximos en el sólido, membrana celular, etc.) guarda interés tanto desde el punto de vista de la física del sólido (estudio de fases aperiódicas, dinámica molecular) como de la física aplicada (grado de bioactividad). El objetivo general del proyecto es realizar la caracterización, el análisis y la descripción de los mecanismos que originan, en compuestos bifenilos colorados, transiciones a fases conformacionalmente inconmensuradas. Como objetivo específico, se plantea un estudio de compuestos estructuralmente semejantes al BCPS y soluciones sólidas de estos compuestos de BCPS. Se efectuarán de esta forma, perturbaciones del balance entre las interacciones intra e intermoleculares, observándose el efecto sobre los diagramas de fases, con referencia al correspondiente al BCPS.

Adecuación de catalizadores zeolíticos para su aplicación en síntesis de productos químicos finos y catálisis ambiental

La catálisis es la ciencia estratégica por excelencia ya que de ella depende todo el desarrollo de la industria. Si se analiza toda la química y la petroquímica en el mundo se verá que el impacto de ésta alcanza al 50 % en ahorro de material, energía y disminución de sustancias peligrosas para el ambiente. En catálisis heterogénea se emplean materiales sólidos o productos químicos sólidos que poseen un elevado valor de mercado en función de su especificidad. La preparación de dichos materiales involucra principalmente la química del estado sólido y fenómenos de adhesión, gas-sólido y líquido-sólido. Asimismo, presentan una textura complicada y un área superficial bien desarrollada cuya manufactura implica la química coloidal y varios fenómenos de interfase relacionados con la adición, difusión y procesos de movilidad en los sólidos o en sus superficies. Algunos científicos consideran que hacer un catalizador, además de ser una ciencia, es un arte. En este sentido, preparar catalizadores con elevada actividad, selectividad y prolongada vida útil, requiere incrementar el conocimiento de las bases científicas para el desarrollo de diferentes métodos de preparación así como también atender a la actividad inherente a sus componentes (composición química), la estructura física del catalizador, la resistencia mecánica (estabilidad) y las condiciones operativas de la reacción. En función de lo antedicho, cabe señalar que los objetivos de esta investigación son: adecuar y modificar catalizadores zeolíticos selectores de forma según la necesidad del proceso a encarar; y aplicarlos a reacciones de síntesis de productos químicos finos y especialidades, y a procesos catalíticos que involucren el mejoramiento de la calidad del medio ambiente. Para la realización de este plan de trabajo se estudiará el efecto de las condiciones de intercambio en el desarrollo de catalizadores con funciones activas del tipo protónico, amonio, Zn, Ga, Mn, Ni, PB, Mo, Cu, W. También, se tendrá en cuenta su caracterización fisicoquímica y aplicación en reacciones de química fina y catálisis ambiental, tales como: sustitución de aromática electrofílica de anilina con metanol; transalquilación de naftaleno con mesitileno; oxidación de 2 metil naftaleno hacia 2 metil 1,4 naftoquinona (vitamina K3); transformación de residuos plásticos (polietileno, polipropileno y copolimero etileno-polipropileno) en hidrocarburos aromáticos; relación naturaleza sitio activo y actividad catalítica.

Reacciones de sustitución nucleofílica aromática catalizadas por transferencia de fase: su aplicación a la síntesis orgánica

Este plan forma parte del Proyecto: Interacciones moleculares débiles en medios homogéneos y heterogéneos. Implicancias en solvatocromismo y mecanismos de reacción. Aplicaciones en procesos separativos y síntesis orgánica. En las reacciones de SNAr, un grupo débilmente básico (grupo saliente o nucleófugo) sobre un anillo aromático, es reemplazado por un grupo aniónico o neutro con alta disponibilidad de electrones, el nucleófilo. En particular, las reacciones de SNAr que involucran nucleófilos carbaniónicos y que conducen a la formación de un nuevo enlace C-C, revisten considerable interés debido a su aplicabilidad en el campo de la síntesis orgánica. La introducción de los solventes dipolares apróticos y su habilidad para solvatar cationes y dar como resultado nucleófilos aniónicos fuertes, no solvatados, amplió notablemente el uso de estas reacciones con fines sintéticos. Sin embargo, la frecuente aparición de productos laterales indeseables, las dificultades de aislamiento de los productos y los crecientes requerimientos de disminución de costos, han llevado a la búsqueda de otras alternativas. En condiciones de catálisis por transferencia de fase coexisten dos fases, una orgánica y otra acuosa. El sustrato neutro, se encuentra en la fase orgánica, mientras que el nucleófilo aniónico es llevado a la fase orgánica por formación de un par iónico lipofílico con el catión del catalizador de transferencia. El sustrato y el nucleófilo reaccionan en la fase orgánica y a continuación el nucleófugo hidrofílico, es llevado a la interfase donde el ciclo se reinicia. El desarrollo del presente plan está orientado a: a) Establecer el mecanismo operante en la reacción entre metilfenilacetonitrilo y 4-cloro-3-trifluormetilnitrobenceno. Se estudiará además el efecto de la estructura del catalizador y de la naturaleza del solvene orgánico sobre la velocidad de la reacción y el rendimiento de los productos, así como la composición y concentración de la fase acuosa. b) Realizar un estudio teórico de las posibles reacciones entre 4-nitroclorobenceno frente a a -fenilacetonitrilo en condiciones de PTC. c) Estudiar las variables experimentales que condicionan el camino que sigue la reacción entre 4-nitroclorobenceno frente a a -fenilacetonitrilo en condiciones de PTC. Objetivos El estudio cinético de las reacciones de Sustitución Nucleofílica Aromática (SNAr) que involucran nucleófilos carbaniónicos, generados "in situ" en condiciones de catálisis por transferencia de fase, permite la síntesis de compuestos vía 1a formación de un enlace carbono-carbono y la consiguiente posibilidad de incorporar nuevos grupos funcionales en la molécula. En este trabajo nos proponemos realizar un estudio exhaustivo de factores que influencian la reactividad de halobencenos apropiadamente activados frente a fenilalquilacetonitrilos con el objeto de elucidar los aspectos mecanísticos de estas reacciones y establecer correlaciones estructura-reactividad.

Potencial asociación entre tumores salivales, mamarios y prostáticos:búsqueda de biomarcadores e indicadores de riesgo. Potential association between salivary, mammary and prostate tumors: search for biomarkers and risk indicators.

Existiría asociación en el desarrollo de tumores salivales, mamarios y prostáticos que debería alertar en el seguimiento de esos pacientes. Por ello, resulta indispensable la búsqueda de biomarcadores específicos a fin de diagnosticar precozmente un segundo tumor primario o una lesión metastásica.La relación dieta-cáncer es aún controvertida y poco estudiada en humanos. La influencia de ciertos compuestos dietarios sobre la tumorigénesis de diversos órganos lleva a plantear que el estado nutricional de un individuo puede ser un indicador de riesgo de desarrollar dicha enfermedad.Se trabajará con sujetos de ambos sexos que presenten diagnóstico reciente de tumores salivales, mamarios y prostáticos, sin tratamiento previo y proveniente de los hospitales Privado y Córdoba. El grupo control estará constituído por sujetos con características similares a las de los casos, aunque sin diagnóstico de tumores. El número previsto es de 20 casos por cada tipo de tumor -entre benignos y malignos- y 80 controles (relación 1:2, respectivamente) por año de trabajo.Para recolectar los datos se empleará una encuesta de frecuenvia alimentaria cuali-cuantitativa, además de una historia clínica. En muestras de saliva y sangre se analizarán biomarcadores tumorales como CEA, CA 15-3 y PSA y se identificarán y cuantificarán lípidos totales y ácidos grasos. En tejido tumoral se cuantificarán lípidos y marcadores tumorales.

Diseño y Desarrollo de Nuevas Entidades Químicas de Interés Farmacéutico. Design and Development of New Chemical Entities of Pharmaceutical Interest.

Este proyecto de investigación se basa fundamentalmente en diversas actividades concernientes a la investigación y desarrollo de nuevos fármacos. Estos estudios se llevan a cabo sobre nuevos derivados de las siguientes drogas líderes utilizadas en el tratamiento del SIDA: zidovudina (AZT), lamivudina (3TC), didanosina (ddI) y un tipo particular de Inhibidores No Nucleosídicos de la Transcriptasa Reversa (INNTR) conocidos como "diarilpirimidinas" (DAPYs). Se plantean para el presente proyecto los siguientes objetivos específicos:1. Diseño racional y síntesis de nuevos compuestos,2. Evaluación de actividades biológicas y citotoxicidad,3. Estudio de las propiedades fisicoquímicas de interés biológico y farmacéutico,4. Estudios farmacocinéticos y biofarmacéuticos.De esta manera, se ha considerado un estudio integrador, tendiente a conocer y entender el posible comportamiento en el organismo de nuevas entidades químicas de interés farmacéutico (NEQF). Así, nuestra hipótesis de trabajo se sustenta en que la variación de las propiedades fisicoquímicas y farmacocinéticas de las drogas actualmente en uso o en etapas de experimentación, podrá incidir favorablemente en la farmacoterapia del SIDA.Cabe destacar que la aplicación de diversos métodos computacionales, constituye una herramienta muy importante que se utilizada para cada uno de los objetivos planteados ya que brinda información complementaria y una ayuda invalorable para el diseño racional de drogas.Así, se diseñarán, prepararán y caracterizarán NEQF, estudiando en detalle sus propiedades moleculares. Se espera que la información generada represente una contribución para el desarrollo de nuevas opciones terapéuticas efectivas frente al agente causativo del SIDA, enfermedad para la cuál la opción de una terapia efectiva está lejos de ser la ideal.Como el proyecto se desarrolla dentro de un ámbito académico, las actividades previstas permitirán a los becarios y tesistas: 1) ampliar y profundizar los conocimientos teóricos relacionados con los temas de estudio; 2) desarrollar su capacidad creativa; 3) posibilitar el trabajo multidisciplinario. Es decir, se formarán recursos humanos altamente capacitados en el diseño y desarrollo de NEQF, finalizando las tesis doctorales en ejecución e incorporando nuevos jóvenes farmacéuticos.A partir de los resultados que se logren en el campo científico y académico, se espera contribuir a la promoción del conocimiento en el área del diseño y del desarrollo de Compuestos Farmacéuticos Activos. Es de nuestro especial interés que los resultados lleven a un posicionamiento del grupo en el área de la Química Medicinal, de la Bioorgánica y de la Biofarmacia.Con relación a la importancia del proyecto, cabe destacar que la Química Medicinal es una disciplina poco desarrollada en nuestro país, por lo tanto contribuirá no sólo a la generación de conocimiento en el área, sino también a la formación de recursos humanos. Cabe destacar la participación de jóvenes farmacéuticos que son los beneficiarios de dicho proceso de formación. Por otra parte, el desarrollo de NEQF conlleva en sí mismo un impacto social y económico importante, y redunda en beneficio de la salud de la población. Teniendo en cuenta la realidad actual, y considerando que la solución final para el tratamiento del SIDA aún no se ha alcanzado, optimizar la actividad/efectividad de fármacos conocidos y estudiar nuevas moléculas que actúen sobre diversas dianas biológicas constituye una esperanza para el tratamiento eficaz de esta enfermedad. Finalmente, teniendo en cuenta que la finalidad del proyecto es desarrollar nuevos agentes anti VIH con potencial aplicación clínica, es de esperar poder interaccionar con la industria farmacéutica y transferir los resultados a la misma.

Estudio de la factibilidad del uso de bioindicadores pasivos para la detección selectiva de contaminantes orgánicos. Feasibility study of the use of pasive biomonitors for the selective detection of organic pollutants.

En Argentina, existe escasa información sobre las características y concentración de sustancias orgánicas en la atmósfera y, en particular, la información referida a compuestos polifluorados (como por ej. Ácidos perfluorocarboxílicos, PFCA) es prácticamente nula. Los niveles de concentración de estos compuestos están aumentando de manera alarmante en todo el mundo. Se conoce la elevada toxicidad de algunos de ellos debido a que son bioacumulativos, persistentes en el ambiente y potencialmente cancerígenos. En estos momentos se está investigando cuales son los precursores de estos compuestos en el medio ambiente y los mecanismos involucrados en la generación de los PFCA.El uso de biomonitores constituye una excelente alternativa al monitoreo instrumental automático, especialmente para países en desarrollo porque no requieren la aplicación de tecnologías complicadas y son de muy bajo costo. Con este fin se pretende evaluar la factibilidad del empleo de bioindicadores pasivos para la detección de sustancias orgánicas, entre ellos, alcoholes fluoroteloméricos y ácidos perfluorados y estimar el daño que estos compuestos provocan en los organismos expuestos. Se emplearán dos especies autóctonas de epífitas del género Tilandsia para evaluar modificaciones quimico-fisiológicas provocadas por la exposición a concentraciones conocidas de estos compuestos y la especie Tradescantia pallida para evaluar efectos genotóxicos. Se espera, además estimar las concentraciones ambientales de los compuestos bajo estudio mediante el empleo de biomonitores. En este contexto, el desarrollo de este proyecto tendrá un impacto favorable sobre el medio ambiente ya que sus resultados permitirán conocer la capacidad bioindicadora de especies biomonitoras autóctonas, con el fin de emplearlas para identificar ambientes contaminandos con compuestos orgánicos polifluorados y en un futuro extenderla a la mayor variedad de contaminantes atmosféricos orgánicos posibles. Además, la calibración de biomonitores servirá para realizar seguimientos temporales de este tipo de contaminantes en distintos ambientes en Argentina, o en el lugar donde exista el problema de contaminación.

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.

Desarrollo de fotosensibilizadores con aplicaciones en la inactivación fotodinámica de microorganismos. Development of photosensitizer with applications in the photodynamic inactivation of microorganisms.

El plan propone desarrollar nuevas agentes fotosensibilizadores derivados de macrociclos pirrólicos con aplicaciones en la inactivación fotodinámica (PDI) de microorganismos. La propuesta abarca el desarrollo de procedimientos apropiados para la síntesis de compuestos derivados de porfirinas, subftalocianinas y ftalocianinas sustituidas en la periferia por grupos que permitan aumentar la actividad biológica. Con la finalidad de incrementar la incorporación intracelular y la actividad fotodinámica se evaluarán sensibilizadores con distinta distribución y número de cargas, en los cuales se ha incrementado el carácter anfifílico por la presencia de grupos lipofílicos y catiónicos. La combinación de un fotosensibilizador con un compuesto antifúngico está diseñada para aumentar la eficiencia en la inactivación de hongos. También serán evaluadas superficies antimicrobianas recubiertas con una película de fotosensibilizadores. En primera instancia, la actividad fotodinámica de los nuevos agentes fototerapéuticos serán evaluados en sistemas biomiméticos conteniendo sustratos biológicamente activos. Los estudios in vitro serán realizados en cultivos de bacterias y levaduras. Esta aplicación presenta considerable importancia en la inactivación de microorganismos patógenos que crecen in vivo en un foco localizado de infección, en la desinfección de fluidos biológicos y aguas contaminadas con microbios resistentes.

Transformacion de Productos Regionales mediante procesos catalíticos. Transformation of Regional products by catalytic processes.

En este proyecto se plantea la posibilidad de aumentar el valor agregado de compuestos abundantes en nuestro país (terpenos y glicerol) mediante reacciones de oxidación y transesterificación, reemplazando los procesos homogéneos existentes por procesos heterogéneos eco-compatibles. Para ello se desarrollarán catalizadores heterogéneos del tipo MCM-41 e hidroxidos de doble capa (HDC) que posean la función activa específica para estas reacciones bajo estudio.El limoneno, principal componente del aceite esencial de limón y los alfa- y beta- pinenos, presentes en el aceite de trementina, son materiales base ampliamente disponibles. Su oxifuncionalización catalítica, mediante reacciones de epoxidación u oxidación alilica, permite producir una gran variedad de productos como fragancias, agroquímicos, medicinas, etc. En tanto, se espera un marcado incremento en la disponibilidad de glicerol, subproducto de la producción de biodiesel. Mediante su transesterificación catalítica heterogénea es posible obtener selectivamente monoésteres, los cuales tienen importantes aplicaciones como emulsionantes o agentes de estabilización en la producción de fármacos, cosméticos y alimentos. El diseño y síntesis de los materiales catalíticos mencionados permitirá la obtención de productos químicos finos por métodos limpios con bajo impacto ambiental, atendiendo a los altos niveles de contaminación ambiental generados por los procesos homogéneos tradicionales.

Estudios de sistemas organizados con aplicaciones en nanoquímica, síntesis orgánica y en reactividad. Studies of organized systems with applications in nanochemistry, organic synthesis and reactivity.

El objetivo general de este proyecto es el estudio de distintos tipos de sistemas organizados, conocer los factores que determinan la forma de organización y las consecuencias que ésta tiene sobre la reactividad de moléculas que se encuentran en ese entorno organizado. Se pretende realizar, desde la fisicoquímica y la síntesis orgánica, aportes a áreas multidisciplinarias como la nanociencia y la nanotecnología. Se sintetizarán ciclodextrinas anfifílicas y se estudiará su comportamiento en solución y en interfases, sus propiedades de agregación y morfología. Se estudiará también la termodinámica de los procesos y la capacidad catalítica de estas ciclodextrinas anfifílicas en superficies bidimensionales en reacciones de hidrólisis de ésteres. Las ciclodextrinas anfifílicas sintetizadas en el laboratorio se utilizarán también en mezclas con otros surfactantes, con el objetivo de generar medios eficientes respecto a la solubilización y extracción de contaminantes orgánicos desde suelos. Se espera encontrar sistemas que presenten efectos sinérgicos. Se determinará el efecto de la formación de complejos con ciclodextrina sobre las propiedades fisicoquímicas y la reactividad de pesticidas de amplio uso en agricultura, en particular de compuestos organofosforados. Se investigarán ciclodextrinas que permitan controlar la liberación del agroquímico y se realizarán estudios de la reactividad de los pesticidas en solución y en medios que simulen el suelo determinando si la inclusión en las ciclodextrinas modifica la velocidad de descomposición. En la búsqueda de nuevos sistemas microheterogéneos se sintetizarán surfactantes gémini con una cadena hidrocarbonada y una perfluorada y se determinarán sus propiedades. Luego de su caracterización, estos surfactantes se aplicarán en estudios de reactividad de compuestos insolubles en agua.Se estudiará la formación de complejos de ciclodextrina con metales de transición y los mismos se utilizarán como catalizadores en reacciones de oxidación de sulfuros y de alquenos en medios acuosos y no acuosos buscando condiciones donde se logre inducción quiral. Se sintetizarán compuestos azufrados polifuncionales con los cuales se modificarán superficies de nanopartículas por quimioadsorción de los mismos. Dado que se pretende obtener compuestos con propiedades específicas que dependen de su estructura, se llevará a cabo el modelado computacional de las distintas moléculas en estudio, ya que esto podría aportar datos relevantes acerca de qué modificaciones estructurales podrían intensificar la propiedad o propiedades buscadas. En una etapa posterior se correlacionarán las propiedades predichas a través de cálculos teóricos con las observadas experimentalmente, lo que intrínsecamente conlleva a un mayor conocimiento del sistema.Los estudios propuestos en este proyecto permitirán avanzar en la comprensión de los factores supramoleculares que controlan y modulan la interacción de ligandos con sus receptores en interfases y la ocurrencia de reacciones hidrolíticas en interfases autoorganizadas.

Regulación transcripcional y relación entre estructura y función de proteínas relacionadas con el metabolismo de colina en Pseudomonas aeruginosa. Transcriptional regulation and relationship between structure and function of proteins related with the choline metabolism in Pseudomonas aeruginosa.

El objetivo general de este proyecto es dilucidar los mecanismos de acción a nivel molecular de enzimas y proteínas involucradas en el metabolismo de colina en Pseudomonas aeruginosa, con énfasis en la identificación de residuos aminoacídicos críticos y regulación de la expresión de los genes en estudio. Los objetivos específicos que se palntean involucran abordajes bioquímicos y moleculares y serán llevados a cabo mediante técnicas de biología molecular y bioquímica (mutación sitio-dirigida, deleción génica, expresión y purificación de proteínas, fusión transcripcional a genes reporteros, etc). Planteo de hipótesis: las proteínas que se inducen por colina (fosforilcolina fosfatasa (PchP), fosfolipasa C (PlcH), acetilcolinestera (AchE), proteínas periplásmicas unidoras de colina (PUch) podrían compartir: a) una organización génica y responder a la regulación por proteínas regulatorias o a factores ambientales de manera similar; b) residuos aminoacídicos conservados que intervengan en la unión o interacción con diferentes ligandos, principalmente, colina. Para ello, se plantean los siguientes Objetivos Específicos: 1) identificar las zonas promotoras de los genes que codifican para PchP, PlcH, AchE y PUch, a fin de localizar posibles sitios de unión a proteínas reguladoras y los factores ambientales que afectan la actividad promotora. 2) determinar en las proteínas mencionadas los residuos aminoacídicos de importancia involucrados en la catálisis y en la interacción con ligandos, principalmente en la unión a compuestos de alquilamonio; 3) Se iniciarán estudios que demuestren la relación entre la inducción por colina de varios factores de patogenicidad la virulencia del microorganismo, empleando mutantes simples o múltiples en estos factores y como modelo de patogenicidad el nematodo C. elegans. A partir de los resultados obtenidos se pretende tener un conocimiento profundo sobre la regulación molecular y bioquímica de varias enzimas comprometidas en la patología que produce P. aeruginosa. Esto más el conocimiento de la fisiología de este microorganismo abre el camino para la búsqueda de posibles blancos de acción de drogas. Por otro lado, se espera tener un conocimiento integral sobre la regulación de la expresión de las actividades enzimáticas relacionadas con el metabolismo de colina y la respuesta de P. aeruginosa ante la presencia de compuestos de alquilamonio utilizados como nutrientes. Se espera conocer el papel que desempeña cada uno de los sitios de unión a los diferentes ligandos para el funcionamiento y control de las enzimas mencionadas y explicar el comportamiento diferencial de las enzimas frente a distintos sustratos y otros ligandos. El conocimiento de los sitios de unión a compuestos de alquilamonio permitirá encontrar esos dominios en diferentes proteínas del género Pseudomonas y otras bacterias Gram negativas. Desde el punto de vista evolutivo, se podrá comparar la similitud de los sitios de unión a colina entre proteínas de organismos eucariotas con procariotas (ej. PUch de bacterias Gram positivas, transportadores de colina, proteína C reactiva, AchE de eucariotas contra las encontradas en bacterias del género Pseudomonas, fosfolipasas A, C o D, etc.). Este proyecto permitirá concretar al menos dos tesis doctorales (Sanchez, Otero) más varios trabajos finales de grado (tesinas) que son y serán realizados por alumnos de la carrera de Microbiología en la UNRC. Les permitirá a los doctorandos y a los alumnos de grado adquirir una formación bastante integral ya que utilizarán herramientas de la fisiología general bacteriana, de la bioquímica clásica, de la biología molecular y de la bioinformática.

Búsqueda de potenciales agentes antivirales a partir de plantas nativas argentinas. Search for potential antiviral compounds from native argentinians plants.

A pesar de de la gran oferta de fármacos, existen aún patologías que no cuentan con un tratamiento farmacológico efectivo o que su terapéutica provoca efectos indeseables. Según la OMS, la mayoría de las enfermedades nuevas, son patologías emergentes y re-emergentes causadas por virus. Además, existen enfermedades virales endémicas que siguen afectando a nuestro país, como el virus Junín (VJ) y el virus Encefalitis San Luis (ESL). Los problemas que plantean las infecciones virales endemo-epidémicas emergentes y re-emergentes con la aparición de brotes de enfermedades sistémicas y/o neurológicas de diferente magnitud, forman parte de nuestra realidad cotidiana y constituyen una constante amenaza, no sólo para nuestro país sino para el resto del mundo. Para la mayoría de estas enfermedades regionales, no existe un tratamiento adecuado, ya que las actuales drogas sintéticas antivirales muchas veces no resultan exitosas y hasta algunos virus se vuelven resistentes a las mismas. Por lo que se hace necesaria la búsqueda de nuevos agentes terapéuticos.La OMS promueve fuertemente la investigación de plantas nativas, utilizadas en la medicina folclórica, para la obtención de nuevos agentes medicinales. Asimismo, existen estudios etnobotánicos que demuestran que varias plantas de nuestro país, pueden ser seleccionadas de acuerdo a su uso en la medicina tradicional para el tratamiento de distintas infecciones virales. Otra fuente de estudio son las especies reconocidas como tóxicas, ya que contienen sustancias activas que pueden constituirse en posibles agentes terapéuticos, dado que está ampliamente demostrado que regulando la dosis, un principio activo (PA) puede producir un efecto tóxico o beneficioso.Por lo que se plantea como hipótesis que las plantas nativas tóxicas y las utilizadas en la medicina tradicional del centro-norte de Argentina poseen compuestos con potencial efecto antiviral.Este proyecto constituye un trabajo interdisciplinario que tiene como objeto de estudio la evaluación química de diferentes especies autóctonas con el fin de obtener compuestos naturales con potencial actividad antiviral.Los objetivos específicos son: a) Evaluar la actividad citotóxica, virucida y antiviral in vitro de diferentes extractos de plantas autóctonas.b) Aislar, purificar e identificar los metabolitos secundarios mayoritarios de los extractos activos.c) Estudiar la citotoxicidad y actividad virucida y antiviral in vitro de los compuestos purificados químicamente.d) Establecer sus posibles mecanismos de acción.El estudio abarca especies vegetales que habitan la región centro y norte del país. Y se han elegido distintos modelos virales (ADN y ARN), que están asociados a infecciones emergentes, re-emergentes y endémicas que afectan a nuestro país. Los extractos que resulten activos frente a algunos de los virus ensayados, serán seleccionados para el aislamiento, purificación e identificación de sus PA. Para ello se recurrirá a técnicas cromatográficas, aplicando para su identificación técnicas analíticas espectroscópicas (UV-V, IR, EIMS, RMN-1H y 13C). La actividad virucida y antiviral "in vitro" de los compuestos puros se evaluará mediante el ensayo de reducción de placas y mediante el método de captación rojo neutro (RN) y la prueba de reducción del MTT. Para ello, se ensayarán los compuestos a las concentraciones no citotóxicas, determinadas sobre células Vero, mediante la evaluación de la viabilidad celular. Se realizarán transformaciones químicas a los fines de mejorar la actividad biológica en relación a la citotoxicidad exhibida, realizando estudios de estructura - actividad. Se espera obtener compuestos de origen natural con actividad antiviral y con baja o nula toxicidad, estableciendo sus posibles mecanismos de acción. De manera de plantear soluciones terapéuticas y/o preventivas a los problemas derivados de las infecciones virales emergentes, re-emergentes y endémicas que afectan a países en desarrollo.

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.

Sensores basados en nanocavidades de sistemas supramoleculares. Sensors based on nanocavities of supramolecular systems.

Uno de los grandes desafíos analíticos es resolver la complejidad del análisis de cantidades trazas de compuestos orgánicos debido a la baja sensibilidad analítica de las técnicas usuales que permiten una determinación específica como IR o RMN. El uso de espectrofotometría UV-Visible y espectroluminiscencia, técnicas que presentan mayor sensibilidad, se ve dificultada en muchos casos por el efecto matriz producido en el tratamiento de muestras reales y complejas o pérdida de la selectividad debido a la superposición de bandas.La interacción por formación de complejos entre determinados sustratos y receptores macrocíclicos que presentan poros o cavidades nanométricas, puede afectar las propiedades espectroscópicas de los sustratos. La respuesta de técnicas sensibles puede traducirse así en un análisis selectivo debido al reconocimiento molecular que se establece entre un dado receptor y el sustrato de interés. Por otra parte puede mejorar la sensibilidad debido a efectos de micropolaridad del medio, a efectos de restricciones de grados de libertad, por compartamentalización o protección de los estados excitados de los sustratos incluidos. El uso analítico de receptores selectivos es un área actualmente en desarrollo, que permite una rápida determinación de especies químicas, disminuyendo el efecto de interferentes, mejorando la sensibilidad y disminuyendo el tratamiento de la muestra.Se estudiarán los mecanismos involucrados en las interacciones y los factores que los modifican por técnicas espectroscópicas como UV-visible, RMN y luminiscencia. Se determinarán los parámetros analíticos por luminiscencia en los medios y condiciones en que la sensibilidad analítica muestre el mayor incremento. Se realizarán las pruebas de validación en las mejores condiciones para cada uno y mezclas de analitos relacionados en muestras reales.