Técnicas Experimentales para Caracterizar Flujos Complejos. Experimental techniques for complex flows characterization.

En ambientes fluviales, la interacción del flujo con la geometría del cauce y con los sedimentos del lecho define una dinámica turbulenta compleja en permanente evolución. El nivel de complejidad del flujo aumenta ante la presencia de estructuras hidráulicas (pilas de puentes, protecciones contra erosión, etc.). La mayoría de los ríos, o canales naturales, presentan confluencias y bifurcaciones, en donde se genera una convergencia (o divergencia) del flujo con el resultado de un ambiente hidrodinámico complejo en la cercanía de las uniones (Kenworthy y Rhoads 1995). Bajo estas condiciones no es posible extrapolar las soluciones tradicionales básicas de las ecuaciones de gobierno desarrolladas para canales rectos y uniformes. Algunas investigaciones experimentales realizadas en estos sistemas son las de Best (1988), Rhoads y Sukhodolov (2001), Richardson et al. (1996); Richardson y Thorne (1998, 2001); Parsons et al. (2004); Szupiany et al. (2005).Por otro lado, la zona costera en ambientes marítimos se caracteriza por la existencia de diversos procesos dinámicos, entre los que se destacan la acción de olas, corrientes, interacción olas-corrientes, transporte de sedimentos y cambios batimétricos. Estos se manifiestan en una alteración morfodinámica de la playa generando superficies potenciales de erosión. Así, el diseño de las protecciones costeras (ya sean continuas, como escolleras o muros verticales; o discontinuas como espigones o diques externos) sometidas al clima marítimo bajo distintas condiciones de olas y mareas, alteran los patrones de circulación y de transporte afectando la morfodinámica en su zona de influencia y plantean, por ejemplo, la necesidad de ajustes de los coeficientes de estabilidad y pesos de los bloques de roca de las escolleras. Los problemas generados, son especialmente complejos ya que deben considerarse para su estudio, los niveles de turbulencia, la transmisión del oleaje sobre o a través de la estructura, difracción alrededor de la misma, refracción y shoaling sobre un fondo dinámico, reflexión en la estructura, etc. (Alsina et al., 2007) Revisiones bibliográficas previas muestran que, en ambos ambientes (fluvial y marítimo), es necesario optimizar las técnicas experimentales existentes para que ellas permitan caracterizar con precisión los flujos turbulentos complejos presentes. El objetivo general propuesto en esta investigación es contribuir a mejorar el conocimiento de los procesos hidrodinámicos de flujos turbulentos naturales con y sin la presencia de estructuras hidráulicas que den lugar a formaciones complejas (3D). Para alcanzar este objetivo se propone realizar una recopilación de antecedentes y un análisis crítico detallado de los equipos de ultima generación para mediciones de flujo con alta frecuencia y resolución disponibles en el Laboratorio de Hidráulica (LH) de la Universidad Nacional de Córdoba (UNC): ADV 3D (Acoustic Doppler Velocimeter de Sontek) y laser PIV 2D (Particle Image Velocimeter de Dantec). A estos equipamientos se le agrega un moderno equipo de generación bidimensional de oleaje con absorción dinámica (adquiridos a HR Ltd. en 2007 por el CAI 085 del FONTAR). Finalmente se prevé utilizar este equipamiento durante el desarrollo de experimentos y mediciones los cuales se realizarán sobre modelos físicos fluviales y costeros diseñados y construidos con y sin estructuras que interactúen con flujo turbulentos complejos. Los resultados obtenidos en este proyecto permitirá alcanzar una mejor comprensión de los procesos hidrodinámicos de los flujos turbulentos complejos, lo cual es necesario y de gran utilidad para realizar un manejo apropiado de los ambientes fluviales y marítimos, teniendo como campo directo de aplicación el correcto diseño de estructuras hidráulicas, asistiendo a la toma de medidas correctivas en sistemas naturales sometidos a procesos erosivos o de sedimentación, y contribuyendo de esta forma al manejo ambientalmente sustentable de los recursos.

Dinámica Cuántica de Sistemas Complejos: Fundamentos y Aplicaciones. Quantum Dynamics in Complex Systems: Fundamentals and Aplications.

El procedimiento de revertir la dinámica colectiva (diablillo de Loschmidt apresurado) mediante un pulso de radio frecuencia, permite generar un Eco de Loschmidt, es decir la refocalización de una excitación localizada. Alternativamente, en acústica es posible implementar un Espejo de Reversión Temporal, que consiste en la progresiva inyección de una débil excitación ultrasónica en la periferia de un sistema, para construir una excitación que se propaga "hacia atrás". Así, podemos afirmar que es posible revertir y controlar la dinámica. Sin embargo, aún no se posee una comprensión detallada de los mecanismos que gobiernan estos procedimientos. Este proyecto busca responder las preguntas que posibilitan esta comprensión.

Aprendizaje durante la ontogenia temprana: Estudio de la participación del sistema opioide en la modulación de aprendizajes mediados por el etanol. LEARNING AND EARLY ONTOGENY: ANALYSIS OF THE INVOLVEMENT OF OPIOID SYSTEM IN FETAL AND INFANTILE ETHANOL-MEDIATED EXPERIENCIES.

Este plan de trabajos es continuidad de una línea de investigación centrada en evaluar los mecanismos responsables de la adquisición, expresión y persistencia de experiencias con el etanol. A partir de ello, indagar acerca de los efectos de esta experiencia sobre comportamientos de búsqueda y autoadministración de etanol en neonatos e infantes de rata. Se pretende analizar la participación del sistema opiáceo en los mecanismos implicados en una memoria fetal y/o infantil, generada como consecuencia de la exposición etílica. En una primera etapa, nos proponemos establecer de qué manera experiencias prenatales con la droga modulan el patrón de auto-administración de alcohol y otros reforzadores, como sacarosa. En este primer bloque de experimentos realizaremos manipulaciones fetales para determinar con mayor grado de especificidad la posible acción del sistema opiáceo en los mecanismos de adquisición de una memoria etílica prenatal. Se realizarán administraciones de etanol y el antagonista opiáceo, directamente a nivel fetal, y se evaluará esta experiencia en un paradigma de condicionamiento neonatal positivo, mediado por la droga. De acuerdo a la evidencia previa, esperamos que la exposición prenatal con la droga facilite la expresión de conductas de consumo y búsqueda del etanol o hacia las claves que señalizan al psicotrópico, tanto durante la infancia como en el neonato. A su vez, cuando la droga es presentada bajo los efectos de un antagonista opiáceo esperamos que estas conductas muestren un perfil similar a las desplegadas por sujetos controles. El segundo bloque de experimentos ha sido ideado con el objeto de indagar acerca de la posible participación del sistema opiáceo en la modulación de los aspectos reforzantes de la droga, a través de un esquema de auto-administración etílica infantil. Se utilizará un paradigma de condicionamiento instrumental adaptado para ratas infantes que consta de dos instancias, una de adquisición de la conducta instrumental (DPs 14-17) en la cual los animales reciben un pulso de refuerzo, como consecuencia de la ejecución de la conducta operante. En una segunda fase se analiza el patrón de búsqueda del reforzador ya que se registra la respuesta instrumental, sin que ocurra el refuerzo por la misma. Para analizar la participación del sistema opiáceo, durante la fase de adquisición de la conducta operante (DPs 16 y 17) los animales serán re-expuestos a mínimas cantidades del reforzador, bajo los efectos de un antagonista opiáceo, momentos previos al ensayo instrumental correspondiente para cada uno de estos días (Exp. 3). Esperamos que el bloqueo del sistema opiáceo, durante esta re-exposición al etanol, sea suficiente para disminuir el patrón de respuesta instrumental hacia el refuerzo etílico. Un último experimento incorporará un tercer evento de re-exposición al etanol -bajo los efectos del antagonista- previo al ensayo de extinción de la conducta instrumental (DP 18). Este nuevo evento tiene por objeto analizar la participación de este sistema neurobiológico en los mecanismos de búsqueda de etanol. Si el sistema opiáceo participa en la modulación de patrones tanto de búsqueda como consumatorios del reforzamiento por etanol, se espera que la re-exposición a la droga bajo los efectos del antagonista, inhiba estas respuestas tanto durante la sesión de adquisición, como de extinción de la conducta operante. Este proyecto intenta profundizar en el conocimiento de los mecanismos que regulan reconocimiento, aceptación, búsqueda y consumo de etanol, como consecuencia de experiencias tempranas con la droga. A su vez, es importante identificar y estudiar los sistemas neurobiológicos involucrados en estos mecanismos. Es por ello que se intenta determinar el rol que ejerce el sistema opiáceo en la adquisición de estas experiencias etílicas a nivel fetal e infantil, que se conoce promueven la búsqueda y el consumo de la droga. Our work is directed to analyze the involvement of the opioid system in the generation of pre- and early postnatal ethanol-related memories. As a first step, maternal manipulations with ethanol will be done. Infants will be evaluated in a paradigm of infantile self-administration of different reinforcers (ethanol, sucrose or water), employing a model of operant conditioning adapted to infant rats. A second experiment will be conducted in order to analyze if a central administration of ethanol, directly to the fetus, modifies subsequent patterns of neonatal conditioned responses to an artificial nipple, mediated by ethanol reinforcing effects. Fetal presentation of ethanol will be accompanied with the injection of an opioid antagonist in order to analyze the involvement of this system in acquisition processes of a fetal ethanol-mediated memory. A second set of studies will be conducted to analyze appetitive and consummatory behaviors in an infant model of ethanol self-administration. Involvement of opioid system in the acquisition or expression of this experience will be also inquired. Infant rats (PDs14-17) have to display a target behavior (nose-poke) to gain access to 5% sucrose or 3.75% ethanol. On PD18 an extinction session will be included. At PDs16-17, 6-hr before training, pups will be re-exposed to ethanol under opioid antagonism effects (naloxone). In a follow up experiment, a re-exposure trial will be included at PD18. Prior extinction, pups will receive naloxone and will be re-exposed to ethanol. We aim to observe if opioid system is modulating etha¬nol reinforcing effects, in terms of both appetitive and consummatory behaviors.

Procesos oxidativos en matrices alimentarias complejas. Oxidative processes in complex food matrices.

Las reacciones bioquímicas que ocurren como consecuencia del tratamiento y almacenamiento de los alimentos, mejoran la seguridad alimentaria, las propiedades sensoriales y la vida útil. Sin embargo, el tratamiento térmico, la exposición a la luz y el oxígeno pueden causar daño oxidativo a los lípidos y proteínas. Los procesos oxidativos de matrices complejas tienen características distintivas que no se manifiestan cuando los componentes son sometidos a oxidación individualmente. La hipótesis de trabajo es que la oxidación de proteínas en matrices alimentarias complejas altera la estructura y las propiedades funcionales de las proteínas y, que las modificaciones que se producen varían según las condiciones de procesamiento y de la composición química del alimento. Nuestros estudios intentan demostrar que el estado oxidativo de las proteínas de un alimento es un parámetro importante para la evaluación de las propiedades funcionales, sensoriales y nutricionales de un producto lácteo. El objetivo general del proyecto es el estudio de los procesos de oxidación de matrices alimentarias complejas (la leche, miel) y su relación con distintos procesos y materiales utilizados en la industria. Es decir, nos proponemos estudiar las consecuencias funcionales y biológicas (calidad nutricional, coagulación) de la oxidación proteica en modelos experimentales “in vitro” y en productos comerciales. 1. Estudiar los fenómenos de peroxidación proteica en leche entera y descremada sometida a los distintos procesos tecnológicos de la producción de leche y queso a escala laboratorio. Se realizarán las mismas experiencias con albúmina sérica y con proteínas aisladas de suero de leche para comparar diferencias entre una matriz compleja y una simple. 2. Determinar la relación entre oxidación y composición proteica de la leche, y los cambios en las fracciones proteicas aisladas (caseínas y beta-lactoglobulina). 3. Analizar el impacto de los procesos tecnológicos a nivel de producción primaria (composición proteica y estado de oxidación) en los indicadores de inflamación (contenido de células somáticas y proteína C Reactiva) y de estado redox (capacidad antioxidante de los productos lácteos y nivel de carbonilos de proteinas). 4. Comparar las características de composición química y el estado de oxidación de leche provenientes de las tres regiones (Buenos Aires, Santa Fe y Córdoba) que conforman la cuenca láctea Argentina. Este objetivo se realizará conjuntamente con los integrantes de nuestro grupo de investigación que trabajan en el Laboratorio de Control de Calidad de la Escuela Superior de Lechería. 5. Determinar los metabolitos secundarios de mieles uniflorales propuestos como responsables de la capacidad antioxidante de estas (polifenoles) y como indicadores de su origen botánico. 6. Valorar la capacidad antioxidante total de mieles uniflorales. 7. Validar los métodos analíticos y semicuantitativos utilizados y a utilizar en el presente proyecto teniendo en cuenta lo efectos de matrices típico de los fluidos biológicos y las mezclas. El estudio de las modificaciones oxidativas de matrices complejas es un tema que es importante tanto desde el punto de vista del conocimiento básico como del aplicado. Nosotros creemos que el presente proyecto aportará conocimiento sobre las características de las vías oxidativas de proteínas en matrices complejas y que podrá ser utilizado para diseñar estrategias productivas tendientes a disminuir el deterioro de la calidad de la leche debido a la exposición a energía radiante. Parte de la experiencia ganada por el grupo ha sido ya volcada a subsanar dificultades y problemas de oxidación y deterioro de la calidad de alimentos. Además, se contribuirá a discernir la paradoja que existe en el área sobre las propiedades oxidantes/antioxidantes de los polifenoles y la relación entre estas y el estado oxidativo de un alimento. The biochemical reactions that occur as a result of food treatment and storage, improve food security, sensory properties and shelf life. Heat treatment, exposure to light and oxygen can cause oxidative damage to lipids and proteins. Oxidative processes in complex matrices display distinctive features that do not appear when the components are individually subjected to oxidation. The hypothesis is that protein oxidation in complex food matrices alters the structure and functional properties of proteins and that the modifications vary according to process conditions and food composition. The main goal is to study oxidation of complex food matrices (milk, honey) with different processes and materials used in the industry. The specific aims are: 1. To study protein oxidation in whole milk and skim subject to various technological processes. The same experiences will be done with serum albumin and isolated whey proteins to compare complex and simple matrices. 2. To determine the relationship between oxidation and milk protein composition, and changes in casein and beta-lactoglobulin. 3. Analyze the impact of technological processes at the level of primary production on markers of inflammation and redox (antioxidant capacity and protein carbonyls). 4. Compare characteristics of chemical composition and oxidation state of milk. 5. Determine secondary metabolites of honey responsible for the antioxidant capacity of these. 6. To evaluate the total antioxidant capacity unifloral honey. This project will provide knowledge about characteristics of oxidative pathways of proteins in complex matrices that can be used to design production strategies aimed at reduce the deterioration of milk quality. Also, it would help to discern the paradox that exists on the oxidants/antioxidants properties of polyphenols and the relationship between these and the oxidative status of a food.