Sustitución radical nucleofílica en sistemas aromáticos: Desarrollo sintético en nuevos sistemas

Con el desarrollo de este Proyecto se piensa aumentar los conocimientos sobre reacciones de sustitución nucleofílica que ocurren por el mecanismo de SRN1, tanto desde el punto de vista mecanístico como sintético. Proseguiremos con la síntesis y el estudio de la reactividad de halobicicloalcanos (mono o polisustituidos) frente a nucleófilos, para conocer la influencia de la energía de tensión sobre la reactividad de esta familia de compuestos. Se observará si es posible la Transferencia Electrónica intramolecular por la presencia no sólo de grupos aceptores de electrones sino también por la generación de un radical anión próximo al grupo saliente. En el mecanismo de SRN1 la mayoría de las reacciones no ocurren espontáneamente, sino que tienen que ser catalizadas para la formación de radicales aniones o radicales, que entran en las etapas de propagación de este mecanismo. Es nuestro interés el desarrollo del uso de I2Sm para iniciar reacciones de SRN1 en aquellos sistemas que no inician por fotoestimulación, o no ocurren por existir un corte en la cadena de propagación. Por modificaciones de los centros nucleófilos o por cambios de grupos funcionales se variará la reactividad o la selectividad de los mismos frente a radicales.

Metabolismo de lípidos y fosforilación proteica en Trypanosoma cruzi: su relación con la respuesta celular

Se propone un estudio en Trypanosoma cruzi , de aquellos procesos celulares que conducen a determinadas respuestas fisiológicas después de estímulos acoplados a receptores, tal como ocurre en eucariotas superiores. Debido a que dicha respuesta puede implicar cambios transitorios en la composición lipídica y en la fosforilación de proteínas se pretende continuar con el proyecto iniciado anteriormente, para dilucidar algunos aspectos de la regulación del ciclo del inositol fosfato. Para ello se caracterizará funcionalmente el ciclo en formas epimastigotes del parásito y se determinará el compromiso de los fosfogliceridos (específicamente los fosfonositidos) y lípidos neutros (diacilglicerol) con la respuesta celular frente a carbacol y al péptido sintético (1-40) que posee residuos del extremo amino terminal de la alfa D-globina de pollo. Con el propósito de determinar el papel que juega el IP3 como segundo mensajero en T. cruzi y sus consecuencias en la señal de calcio intracelular se estudiará el origen del incremento del ion después de los estímulos extracelulares mencionados anteriormente.

Gangliósidos, Neuritogénesis y Regeneración Neural "in vitro"

El presente plan tiene como objetivo general la caracterización de factores celulares y moleculares que afecten la sobrevida, la diferenciación neural y la regeneración axonal en células del sistema nervioso central (SNC). Las neuronas maduras de vertebrados superiores son incapaces de regenerar sus axones dañados, razón por la cual todo estudio experimental de regeneración axonal "in vitro", si bien aporta conocimientos básicos, tiene potenciales aplicaciones prácticas en relación a la recuperación de la función neuronal. Diversos estudios de regeneración axonal, especialmente para las células gangionares (CGR) han sido realizados con cultivos de células retinales. Estos cultivos están compuestos por diversos tipos de neuronas, lo que hace que cuando se quiere determinar los efectos de un agente trófico, no sea éste el mejor sistema dado que los efectos observados pueden estar afectados por otros tipos celulares del cultivo. Por ello, para optimizar un modelo para estos estudios, hemos desarrollado un método de cultivo para las CGR purificadas por "panning" de retinas de embrión de pollo de diverso desarrollo ontogénico. Las CGR son sembradas a baja densidad en un medio sintético que especialmente hemos formulado (BP5). (...) En base a la experiencia adquirida, y utilizando las técnicas puestas en marcha en nuestro laboratorio, nos proponemos caracterizar, mediante el análisis de parámetros bioquímicos y de video-microscopía con analizador de la diferenciación y el crecimiento axonal de las CGR purificadas. Las CGR serán cultivadas en condiciones basales con el medio PB5, o en presencia de diversos factores de crecimiento, sustancias de la matriz extracelular y gangliósidos exógenos, agregados individualmente o en combinación. En estas condiciones se correlacionarán los efectos observados con los cambios en los "patterns" de síntesis y expresión de los gangliósidos y con el flujo intracelular de Ca2+.

Creaciones fitogenéticas en Maíz con respuesta adaptativa a la zona marginal

La creación de una población mejorada de maíz, requiere al menos tres etapas: a) La conformación de una "población original" con variabilidad genética, b) La selección preliminar de plantas y/o progenies, y c) La "evaluación" en condiciones de campo de las mejores descendencias integradas en poblaciones experimentales. Precisamente, este proyecto está dirigido a la creación de variedades con estabilidad de rendimientos en las condiciones ambientales de la zona centro-norte de la Provincia de Córdoba, en donde el maíz es el único cereal que se cosecha y una de las mejores posibilidades como forrajera estival. Se ha inscripto el cv. "MPB-FCA 856", un maíz colorado duro creado para la producción de granos, que en marcado déficit hídrico produce rendimientos superiores a otros cultivares. Actualmente se dispone de una variedad sintética, próxima a ser inscripta como una nueva creación. Con orientación al desarrollo de otros cultivares, se plantean las líneas de trabajo que se enumeran seguidamente: Tema 1. Maíz Colorado Duro: Obtención de una variedad sintética. Se iniciará la caracterización varietal a fin de inscribir en el Instituto Nacional de Semillas el nuevo cv. sintético formado por 10 líneas S1, que presenta altos rendimientos de granos. Tema 2. Maíz Forrajero: Desarrollo de un cultivar con aptitud para ser utilizado como forraje en planta. En la zona marginal el pastoreo de lotes de maíz es común tanto en años con pocas precipitaciones pluviales como en ciclos favorables, por cuanto es una muy buena alternativa de forraje estival tanto en verdeo, silo o diferido. Se dispone de líneas propias con características de alto macollamiento y capacidad de rebrote; se plantea su mejoramiento por caracteres que hacen a la calidad forrajera, tales como porcentaje de materia seca, palatabilidad, fibra bruta, etc. Tema 3. Mejora en la eficiencia de selección para tolerancia a estrés hídrico en maíz ( Zea mays L.). Aportar evidencia experimental que mejore la eficiencia de la selección, cuando los genotipos se dispersarán en una gama de ambientes contrastantes por su disponibilidad hídrica. Se comenzará un esquema de selección recurrente en ambientes con diferente disponibilidad hídrica, empleando características que permitan identificar genotipos tolerantes. Paralelamente se implementarán metodologías de evaluación del germoplasma disponible mediante pruebas de laboratorio y campo, a fin de detectar fuentes de genes para tolerancia al estrés hídrico.

Producción de diamante por CVD (Chemical Vapour Deposition)

A fines de la década del '60 un grupo de investigadores rusos pudo obtener diamante a partir de experimentos con reacciones en fase vapor a bajas presiones de los gases envueltos en el proceso. En 1976 Derjagin et al. mostraron que la nucleación de diamante es posible sobre sustratos de Cu y en 1982 Matsumoto demuestra que la nucleación y crecimiento continuo a bajas presiones de diamante es posible sobre diversos substratos. Las especiales propiedades del diamante (D): dureza, elevado punto de fusión, inercia química, así como elevada conductividad del calor, sonido y de señales ópticas, ubican a este material como una de las prioridades de desarrollo e investigación de grupos de excelencia en el mundo entero. (...) Objetivos Generales y Específicos: El objetivo de este proyecto se basa en la construcción de un reactor para CVD (Chemical Vapour Deposition) y de los elementos auxiliares necesarios para producir diamante sintético por este método. Determinando los parámetros que controlan el proceso: mezcla de gases adecuada, temperatura de substrato, temperatura del plasma, presión parcial de los gases, vacío necesario y otros. En la primera etapa de 2 años se priorizará la puesta a punto del método, para luego pasar al estudio de las diferentes aplicaciones tecnológicas necesarias para la región. Específicamente, en el tercer año se tratará de generar diamantes como recubrimientos para herramientas de corte, así como para trapanos de velocidad, aprovechando residuos para la industria de abrasivos. Los objetivos generales no se cirscuncriben sólo al hecho de montar un reactor en laboratorio para CVD, sino una vez encontrados los parámetros que gobiernan esta técnica, producir diamante sintético para aplicaciones en la industria de herramientas de corte, micrófonos y óptica. Otro objetivo general de importancia es la formación de recursos humanos en técnicas de vacío, ingeniería de superficie y tecnología de plasma a través del personal y de los estudiantes involucrados en el proyecto, así como los participantes en cátedras del Departamento de Mecánica. En cuanto a los objetivos específicos para los dos primeros años, es preparar, construir y poner a punto un reactor de laboratorio de filamento caliente (Hot filament) por tecnología de plasma tipo CVD para obtener diamante sintético a partir de gases.

Estudios sobre la regulación del ciclo celular en cultivos de células: Papel de las poliaminas

La poliaminas son moléculas esenciales para el crecimiento, diferenciación y transformación celular. Se encuentran presentes en todo tipo de células y sus niveles endógenos están perfectamente controlados. Estudios recientes indican que los niveles de la arginina regularían el metabolismo de las poliaminas putrescina y espermidina. Este aminoácido produce óxido nítrico (ON), segundo mensajero implicado en la respuesta inmune, en la neurotransmisión y en el proceso inflamatorio. En este tipo de trabajo se propone desarrollar un sistema de detección para determinar la concentración de ON en tiempos cortos que permita conocer su relación con el metabolismo de las poliaminas. Por otra parte, el papel específico de las poliaminas en la regulación del ciclo celular es desconocido y en nuestro laboratorio se está estudiando el rol de estas moléculas en el ciclo de células normales y malignas; se propone determinar la expresión de la ciclina D1 a lo largo de este ciclo y su implicancia en situaciones de carencia de poliaminas endógenas. También se han relacionado a las poliaminas con la apoptosis o muerte celular programada (MCP), por lo que se intentará estudiar las variaciones durante el ciclo celular de la MCP de células normales y malignas y su relación a las poliaminas. Los resultados de estos estudios ampliarán el conocimiento del rol de las poliaminas y permitirá diseñar experimentos utilizando inhibidores de estas moléculas como anticancerígenos. Desde el punto de vista biotecnológico, el sistema detección de ON posibilitará determinar su concentración en tiempos cortos, aportando información de su rol metabólico. Esta metodología podrá aplicarse en otros sistemas.

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.

Estudios in vitro e in vivo de agentes fotosensibilizadores y su aplicación en terapia fotodinámica. In vitro and in vivo studies of photosensitizer agents and its application in photodynamic therapy.

Muchos esfuerzos se están realizando en el diseño de nuevos métodos para la eliminación de las células tumorales y así inhibir el crecimiento neoplásico. Entre los métodos no convencionales se encuentran la Terapia Fotodinámica.La Terapia Fotodinámica (TFD) es un tratamiento experimental de algunos tipos de cáncer, basado en el efecto citotóxico inducido en el tejido tumoral, por la acción combinada de una droga (fotosensibilizador) y la luz visible. El fotosensibilizador posee la propiedad de absorber la luz y reaccionar con el oxígeno molecular, produciendo una forma activa del oxígeno: el oxígeno singlete (1O2) que oxida diversas moléculas biológicas, induciendo un efecto citotóxico que se traduce en la regresión tumoral. Los nuevos avances en la dosimetría de la luz, así como la búsqueda de una segunda generación de nuevos fotosensibilizadores más eficaces que los actualmente utilizados, han permitido incluir protocolos de Terapia Fotodinámica en numerosos centros hospitalarios principalmente para el tratamiento de cánceres de pulmón, vejiga, esófago y piel. Plantas fototóxicas, sus metabolitos fotosensibilizantes y sus posibles usos; En general, dentro de las especies vegetales tóxicas existen aquellas denominadas plantas alergénicas, que son las que pueden producir sus efectos indeseables por vía dérmica. También existen aquellas que pueden producir efectos tóxicos por vía sistémica. Sin embargo, coexiste en la naturaleza otro grupo de plantas tóxicas que desencadenan sus efectos nocivos bajo la acción de la luz, por lo que son llamadas plantas fototóxicas, cuyos principios activos son comúnmente denominados agentes fotosensibilizantes La apoptosis como blanco terapéutico contra el cáncer: Los conocimientos moleculares sobre la apoptosis adquiridos en los últimos años están siendo aplicados al desarrollo de nuevos fármacos que puedan modular selectivamente las señales involucradas en la muerte de las células. Una de las razones que justifica el interés en el estudio de este tipo de moléculas, es que una de las características más tempranas en la transformación de la células neoplásicas esta relacionada con la incapacidad de responder a los estímulos de muerte. Esto lleva a una desregulación del proceso de apoptosis desencadenando una proliferación descontrolada. Los otros eventos que desencadenan el cáncer son, la invasión vascular y la metástasis a distanciaLa adquisición de resistencia a los efectos citotóxicos de los tratamientos anticancerígenos ha emergido como un significante impedimento para el efectivo tratamiento de la enfermedad. Por ello, en el presente proyecto se investigará si la adquisición de resistencia a TFD inducida en la línea celular estudiada es conferida por el aumento de la proteína MDRP1 a través de la vía de señalización PI3K/Akt. Además, se estudiará la correlación entre la posible resistencia a drogas y la inducción de apoptosis, analizando los mecanismos involucrados. Los resultados obtenidos contribuirán a dilucidar y entender los mecanismos moleculares implicados en la resistencia y sensibilidad tumoral a la TFD, y de esta manera mejorar la eficacia de dicha terapia antitumoral para sensibilizar a las células a la apoptosis. OBJETIVOS Estudiar el efecto de agentes fotosensibilizadores de origen sintético (ftalocianinas), comercialmente ya aprobadas por la FDA (Me-ALA), de origen natural (antraquinonas), y obtenidas en procesos nanotecnologicos (nanofibras) respecto a su capacidad de inducir la muerte celular en sistemas experimentales in vivo, para el desarrollo de nuevas drogas de aplicación en Terapia Fotodinámica (PDT). Estudiar las señales de apoptosis que se desencadenan, combinando la PDT con iRNA (antisurvivina) con la finalidad de aumentar la eficiencia de la muerte tumoral. Estudiar los mecanismos de resistencia a la Terapia Fotodinámica en carcinoma de células escamosas con fotosensibilizadores permitidos (Me-ALA).