EVALUACI��N DE LA CONSTANTE CIN��TICA k PARA EL EJERCICIO DE LA DBO EN EFLUENTES DE LA INDUSTRIA CHACINERA

La industria chacinera genera efluentes con alto contenido de materia org��nica, la cual puede evaluarse midiendo la demanda bioqu��mica de ox��geno (DBO). Conocer la velocidad a la cual es oxidada por v��a biol��gica permite dise��ar adecuadamente los sistemas de depuraci��n, como as�� tambi��n evaluar el impacto que su vertido puede ocasionar sobre el ambiente. En el presente trabajo se determin�� la constante de velocidad de reacci��n (k) y la demanda bioqu��mica de ox��geno ��ltima (L) para el efluente generado por un frigor��fico faenador de porcinos y elaborador de chacinados, considerando que el ejercicio de la DBO es directamente proporcional a la concentraci��n del sustrato (cinética de primer orden). Se evaluaron muestras del efluente recogidas en diferentes d��as de la semana, incub��ndolas durante diez d��as en condiciones est��ndar y se midi�� la DBO ejercida cada 24 horas. Con los valores encontrados se procedi�� a calcular los par��metros cin��ticos k y L utilizando el m��todo de los m��nimos cuadrados. Se encontraron valores de k de 0,25 - 0,85 d-1 (rango 0,60 d-1) y L de 1578 ��� 3270 mg/l (rango 1692 mg/l). La DBO ejercida luego de 5 d��as de incubaci��n (DBO5) oscil�� de 1328 ��� 2730 mg/l (rango 1402 mg/l). Los resultados de este estudio indican una importante variaci��n en la carga contaminante del efluente medida en t��rminos de DBO5, al igual que la velocidad de estabilizaci��n por v��a biol��gica evaluada seg��n los valores de k. Del mismo modo, la DBO5 expresa solo una fracci��n de la cantidad de ox��geno que se consumir�� para la estabilizaci��n del residuo en un sistema de depuraci��n o en el ambiente luego de su vertido. Estas situaciones influir��n en la eficiencia de las plantas de depuraci��n para este tipo de efluente a los efectos de lograr una adecuada depuraci��n. Se considera conveniente conocer los par��metros cin��ticos para optimizar el dise��o de las instalaciones para el tratamiento del efluente generado por la industria chacinera y evaluar adecuadamente el impacto ambiental de este residuo.

Din��mica y cinética de los procesos f��sicos y qu��micos del radical OH con compuestos org��nicos vol��tiles (COVs) de relevancia atmosf��rica. Dynamics and kinetics of the physical and chemical processes of OH radicals with atmospheric relevant volatile organic compounds (VOCs)

El objetivo del presente proyecto es estudiar los procesos f��sicos y qu��micos del radical OH con compuestos org��nicos vol��tiles (COVs), con los cuales sea factible la formaci��n de agregados de van der Waals (vdW) responsables de la curvatura en los gr��ficos de Arrhenius, empleando t��cnicas modernas, complementarias entre si y novedosas en el pa��s. El problema ser�� abordado desde tres perspectivas complementarias: 1) estudios cin��ticos, 2) estudios mecan��sticos y de distribuci��n de productos y 3) estudios de la din��mica de los procesos f��sicos y qu��micos. La finalidad es alcanzar una mejor comprensi��n de los mecanismos que intervienen en el comportamiento qu��mico de especies presentes en la atm��sfera y obtener datos cin��ticos de alta calidad que puedan alimentar modelos computacionales capaces de describir la composici��n de la atm��sfera, presente y futura. Los objetivos son estudiar: 1) mediante fot��lisis l��ser pulsada con detecci��n por fluorescencia inducida por l��ser (PLP-LIF), en reactores de flujo, la cinética de reacci��n del radical OH(v���=0) con COVs que presentan gr��ficos de Arrhenius curvos con energ��as de activaci��n negativas, tales como alcoholes insaturados, alquenos halogenados, ��teres halogenados, ��steres alif��ticos; 2) en una c��mara de simulaci��n de condiciones atmosf��ricas de gran volumen (4500 L), la identidad y el rendimiento de productos de las reacciones mencionadas, a fines de evaluar su impacto atmosf��rico y dilucidar los mecanismos de reacci��n; 3) mediante haces moleculares y espectroscop��a l��ser, la estructura y reactividad de complejos de vdW entre alcoholes insaturados o arom��ticos (cresoles) y el radical OH, como modelo de los aductos propuestos como responsables de la desviaci��n al comportamiento de Arrhenius de las reacciones mencionadas; 4) mediante PLP-LIF y expansiones supers��nicas, las constantes espec��ficas estado a estado (ksts) de relajaci��n/reacci��n del radical OH(v���=1-4) vibracionalmente excitado con los COVs mencionados. Los resultados experimentales obtenidos ser��n contrastados con c��lculos ab-initio de estructura electr��nica, los cuales apoyar��n las interpretaciones, permitir��n proponer estructuras de estados de transici��n y aductos colisionales, como as�� tambi��n calcular las frecuencias de vibraci��n de los complejos de vdW para su posterior asignaci��n en los espectros LIF y REMPI. Asimismo, los mecanismos de reacci��n propuestos y los par��metros cin��ticos medidos experimentalmente ser��n comparados con aquellos obtenidos por c��lculos te��ricos. The aim of this project is to study the physical and chemical processes of OH radicals with volatile organic compounds (VOCs) with which the formation of van der Waals (vdW) clusters, responsible for the observed curvature in the Arrhenius plots, might be feasible. The problem will be addressed as follow : 1) kinetic studies; 2) products distribution and mechanistic studies and 3) dynamical studies of the physical and chemical processes. The purpose is to obtain a better understanding of the mechanisms that govern the chemical behavior of species present in the atmosphere and to obtain high quality kinetic data to be used as input to computational models. We will study: 1) the reaction kinetics of OH (v���=0) radicals with VOCs such as unsaturated alcohols, halogenated alkenes, halogenated ethers, aliphatic esters, which show curved Arrhenius plots and negative activation energies, by PLP-LIF, in flow systems; 2) in a large volume (4500 L) atmospheric simulation chamber, reaction products yields in order to evaluate their atmospheric impact and reaction mechanisms; 3) using molecular beams and laser spectroscopy, the structure and reactivity of the vdW complexes formed between the unsaturated or aromatic alcohols and the OH radicals as a model of the adducts proposed as responsible for the non-Arrhenius behavior; 4) the specific state-to-state relaxation/reaction rate constants (ksts) of the vibrationally excited OH (v���=1-4) radical with the VOCs by PLP-LIF and supersonic expansions. Ab-initio calculations will be carried out to support the interpretation of the experimental results, to obtain the transition state and collisional adducts structures, as well as to calculate the vibrational frequencies of the vdW complexes to assign to the LIF and REMPI spectra. Also, the proposed reaction mechanisms and the experimentally measured kinetic parameters will be compared with those obtained from theoretical calculations.

Estudio de epitopes de ant��genos para interpretar su respuesta inmune. Modelo 1: Virus rubeola. Modelo 2: Bacteria <i> Chlamydia trachomatis</i>

El estudio de los epitopes de los ant��genos permitir�� no s��lo la diferenciaci��n de cepas sino tambi��n la interpretaci��n correcta de la respuesta inmune. Modelo1: Rubeola es una enfermedad infecciosa caracterizada por una erupci��n localizada, fiebre y adenopat��as, que por lo general se produce en ni��os de edad escolar o preescolar. El virus de la rubeola es el ��nico miembro del g��nero ribivirus en la familia de los Togavirus. Se sabe que es una part��cula esf��rica que mide 60-90 nm y lleva la informaci��n gen��tica en una sola cadena de RNA de polaridad positiva formando una c��pside icosah��drica. Estructuralmente est�� compuesto por tres prote��nas, una no glicosilada, asociada al RNA en la nucleoc��pside, llamada C, y dos glicoprote��nas E1 y E2 que se encuentran en la envoltura del virus donde se presentan formando complejos por d��meros E1-E1 y E1-E2. Uno de los motivos por los que se realizan estudios comparativos entre diferentes cepas de virus rubeola radica en la observaci��n de que la respuesta inmune frente a la infecci��n con la cepa salvaje es m��s eficiente y duradera que la inducida por la cepa vacunal y que no se conocen fehacientemente si la capacidad teratog��nica del virus depende de la cepa viral o del tipo de infecci��n que se produce en la placenta y en el feto. La disminuci��n o desaparici��n de la respuesta inmune espec��fica puede posibilitar la reinfecci��n de una persona vacunada, lo que adquiere particular importancia en el caso de las embarazadas. Es por ello que este estudio se centra en el an��lisis comparativo de las propiedades biol��gicas y estructurales de la cepa de virus rubeola de circulaci��n local (cepa C��rdoba y sus clones) frente a las cepas Glichrist (prototipo) y RA 27/3 (vacunal). Esta parte del trabajo contribuye al proyecto mundial de obtenci��n de una vacuna sint��tica o infectiva para controlar la infecci��n por el virus rubeola. Objetivos: 1. Estudiar la cinética de aparici��n de los epitopes en citoplasma y membrana celular con una t��cnica de inmunofuorescencia indirecta de c��lulas infectadas y bloquear a distintos pasos la v��a de s��ntesis de prote��nas en las c��lulas infectadas para producir el camino de s��ntesis del complejo E1-E1 hasta su aparici��n en membrana. 2. Realizar la t��cnica de mapeo pept��dico para la prote��na E2 en diferentes cepas. Modelo 2: <i> Chlamydia trachomatis </i> es una bacteria intracelular obligada de un ciclo de vida dim��rfico, con una fase extracelular llamada Cuerpo Elemental (CE), que es la forma infectiva y metab��licamente inactiva y una fase intracelular llamada Cuerpo Reticular que es la forma replicada y metab��licamente activa de la bacteria. Es el agente etiol��gico de Enfermedades de Transmisi��n Sexual (ETS) m��s comunmente aislado en poblaciones de riesgo, adem��s de ser la primera causa de ceguera prevenible a nivel mundial. El resultado de la infecci��n con <i> C. trachomatis </i> puede terminar en inmunidad o enfermedad dependiendo de la interacci��n del sistema inmune del hu��sped con los ant��genos chlamydiales espec��ficos. El estudio de los ant��genos que generan la respuesta inmune humoral como los tipos e isotipos de inmunoglobulinas producidas en esta respuesta, en las poblaciones con diferentes manifestaciones de la infecci��n por <i> C. trachomatis </i>, podr��an asociarse a un tipo de perfil de respuesta de linfocitos TH y dar un valor pron��stico de la evoluci��n de la infecci��n. Objetivo: 1. Separar y estudiar algunos de los m��s importantes ant��genos de la bacteria <i> Chlamydia trachomatis </i>.

Generaci��n y reacciones en fase gaseosa de radicales peque��os de inter��s en los procesos de deposici��n de silicio y derivados y en la qu��mica atmosf��rica

Los radicales libres juegan un papel importante como intermediarios en muchas reacciones qu��micas, como aqu��llas involucradas en la combusti��n, en la atm��sfera y en el espacio interestelar. El inter��s en los radicales libres ha crecido como resultado de la aplicaci��n de las t��cnicas l��ser. (...) (...) Otra raz��n es su importante rol en la qu��mica de la atm��sfera en relaci��n a los problemas ambientales y su papel en los procesos de oxidaci��n de mol��culas org��nicas, en la qu��mica de la combusti��n y en la qu��mica atmosf��rica. Por esto es importante medir los coeficientes de velocidad para estas reacciones y comprender los mecanismos de reacci��n involucrados. (...) La aplicaci��n de l��seres al procesamiento de materiales para producir polvos y recubrimientos cer��micos de utilidad en microelectr��nica, medicina, etc., ofrece una nueva tecnolog��a con ventajas respecto de los m��todos convencionales. SiH4 y sus derivados reciben atenci��n debido a su importancia en la industria de los semiconductores. Sin embargo hay poca informaci��n disponible sobre los procesos qu��micos elementales de esta mol��cula. (...) En s��ntesis, es necesario conocer la reactividad y la cinética de los radicales del Si facilitar��, a los fines de facilitar la construcci��n de mecanismos de deposici��n; el dep��sito de pel��culas muy finas de Si y sus derivados a partir de distintos tipos de precursores en fase gaseosa, es de vital importancia en la tecnolog��a moderna. (...) El proyecto comprende el estudio de las fluorescencias infrarroja y visible producidas por las especies generadas por la descomposici��n de silano (SiH4) por irradiaci��n l��ser en fase gaseosa. Se estudia la generaci��n de radicales, principalmente SiH2 y SiH3, a partir de precursores adecuados y sus reacciones con el objeto de obtener par��metros cin��ticos y mecanismos de reacci��n que contribuyan al modelado de los procesos de deposici��n de metales y semiconductores. Se completar�� el montaje y calibraci��n de un sistema de fot��lisis pulsada con detecci��n por fluorescencia de resonancia en flujo lento para el estudio de reacciones de ��tomos y radicales peque��os con compuesos de inter��s atmosf��rico.

Disoluci��n, deposici��n y pasivaci��n de metales: Transferencia de materia

El presente proyecto es continuaci��n del que se viene desarrollando desde hace m��s de cinco a��os en el laboratorio. En ��l se intentan establecer los mecanismos que gobiernan el comportamiento de diversos metales y sus ��xidos, su estabilidad y sus propiedades en diversos medios i��nicos. Se investigar��n los procesos de disoluci��n y pasivaci��n de metales "v��lvula" (W, Bi, etc.) y metales "bater��a" (Ag, Cu y Mn) por formaci��n de ��xidos y/o sales en soluciones acuosas. Se analizar�� tambi��n la influencia de aditivos org��nicos en procesos de electrodeposici��n met��lica y corrosi��n. Por otra parte, se continuar�� el estudio del sistema "disco-menisco" rotante, iniciado m��s recientemente. Objetivos generales y espec��ficos: Se intenta establecer los mecanismos que gobiernan el comportamiento electroqu��mico de diversos metales y sus ��xidos, su estabilidad y propiedades en diversos medios i��nicos, investig��ndose los procesos de disoluci��n, deposici��n y pasivaci��n en soluciones acuosas de distinta composici��n, como as�� tambi��n la cinética de la formaci��n y crecimiento de pel��culas de ��xidos y/o sales y sus propiedades conductoras. El conocimiento de estas caracter��sticas, permitir�� determinar la posibilidad de aplicaci��n como materiales resistentes a la corrosi��n, en procesos de electros��ntesis, como materiales activos en bater��as secundarias, etc. Por otra parte, se estudiar��n distintas reacciones de transferencia de carga empleando el sistema de "disco-menisco rotante" con el objeto de determinar si esta t��cnica, que ofrece ventajas por su geometr��a particular, permite la determinaci��n de los par��metros cin��ticos

Electroqu��mica de metales de transici��n; ��xidos: propiedades, reacciones de transferencia de carga; electrodeposici��n, aspectos tecnol��gicos

Se estudiar��n los procesos relacionados con la formaci��n y crecimiento de pel��culas de ��xidos de metales v��lvula simples y modificados con materiales nobles. Por otra parte se investigar�� la cinética de reacciones de transferencia de carga electr��nica de cuplas r��dox en soluci��n sobre ��xidos de metales v��lvula simples, modificados y ��xidos complejos del tipo perovskita. Se intentar�� estudiar adem��s el comportamiento electroqu��mico de mezclas binarias de ��xidos e hidr��xidos de metales de transici��n con el objetivo de obtener buenos electrocatalizadores de las reacciones de electrogeneraci��n y electrorreducci��n de ox��geno de inter��s en bacterias secundarias, celdas de combusti��n y electr��lisis de agua. Tambi��n se estudiar��n los procesos de deposici��n met��lica de cobre, plata, cromo y n��quel con el objetivo de adquirir un amplio conocimiento tecnol��gico del comportamiento electroqu��mico de estos sistemas lo que permite modificar las condiciones experimentales para lograr mayor efectividad de los m��todos y de los ba��os utilizados para el metalizado. Se utilizar��n t��cnicas electroqu��micas convencionales conjuntamente con medidas de impedancia y de elipsometr��a. Para mayor informaci��n sobre la estructura de bandas de los ��xidos estudiados y la cinética de reacciones de transferencia de carga a trav��s de los mismos, se usar�� la t��cnica de fotoelectroqu��mica convencional y modificada mediante un l��ser pulsado. Tambi��n se emplear��n t��cnicas superficiales como microscop��a electr��nica de barrido, de efecto t��nel (STM), espectroscop��a Auger y espectroscop��a fotoelectr��nica de Rayos X (XPS).

Investigaci��n qu��mico-farmac��utica de agentes antimicrobianos

Este proyecto interdisciplinario comprende la s��ntesis de nuevos agentes antimicrobianos, particularmente antimicrobianos flourquinol��nicos (AMFQ) y compuestos estructuralmente relacionados, y la evaluaci��n de sus propiedades espec��ficas. En etapas previas se prepararon varios derivados y entre ellos se seleccionaron los de la serie que pose��a el grupo sulfanililpiperacinil en posici��n 7 del anillo quinol��nico. Estas mol��culas exhiben una interesante actividad cuando se eval��a la potencia antimicrobiana in vitro (CIM), por lo que se est�� avanzando en el estudio de su actividad in vivo. Estos AMFQ son absorbidos por v��a oral (estudios en ratas) y actualmente el Laboratorio esta estudiando su toxicidad y farmacocinética como parte de un trabajo en colaboraci��n con nuestro grupo. La actividad in vitro (CIM) de los AMFQ esta determinada en parte por la cinética de ingreso a la bacteria y en parte por la actividad intr��nseca del compuesto frente a lo topoisomerasa. En consecuencia, se est�� estudiando la cinética de captaci��n de los AMFQ por las bacterias, en una variedad de condiciones experimentales, con el objeto de obtener un mejor conocimiento de su mecanismo de acci��n. Paralelamente se est��n planificando los experimentos para medir la capacidad de inhibir la topoisomerasa. Por otro lado, se estudian las propiedades f��sico-qu��micas de los nuevos AMFQ, consideradas relevantes para interpretar su comportamiento biol��gico. Hasta el presente han sido determinados los perfiles solubilidad-ph de algunos compuestos modelos y se estudiaron las propiedades hidrof��licas-lipof��licas de una variedad de AMFQs zwitteri��nicos y no zwitteri��nicos. Se continuar�� profundizando sobre estos puntos y con la determinaci��n de otras propiedades de inter��s farmac��utico, tanto en estado s��lido como en soluci��n. Sobre la base de los anteriores resultados, se han elaborado algunas hip��tesis e trabajo que condujeron a la s��ntesis de nuevas estructuras, cuyas propiedades antibacterianas y antimicobacterianas est��n siendo evaluadas. Se han sintetizado, tambi��n, complejos de AMFQ metales al estado s��lido, los que exhiben interesantes propiedades farmac��uticas. Se est�� avanzando sobre la confirmaci��n de sus estequiometr��as y otras propiedades f��sico-qu��micas de inter��s biofarmac��utico.

Procesos fotoinducidos de transferencia de electrones

Se trata de estudiar la cinética de reacciones fotoqu��micas de transferencia de electrones entre mol��culas org��nicas en soluci��n. Se medir�� la cinética de formaci��n y desaparici��n de estados electr��nicos excitados y especies reactivas (iones radicales) mediante las t��cnicas de fluorescencia resuelta en el tiempo y de l��ser flash fot��lisis. Se pondr�� ��nfasis en el estudio de los efectos espec��ficos del solvente sobre la reactividad de los estados excitados y sobre la eficiencia cu��ntica del proceso de separaci��n de cargas. Objetivos generales y espec��ficos: Se trata de obtener informaci��n sobre las constantes cinéticas de los distintos pasos del mecanismo de los procesos de transferencia de electrones desde y hacia estados excitados y formular los modelos te��ricos que permitan explicar el efecto del medio (solvente, sales, etc.) sobre estos par��metros. El proyecto consta de cuatro etapas: Tema 1: Efectos de estructura molecular y solvente sobre la cinética de reacciones de transferencia de electrones entre estados electr��nicos excitados de compuestos org��nicos (hidrocarburos arom��ticos polic��clicos, aminas arom��ticas, etc.) y nitroarom��ticos, clorobencenos y quinonas como aceptores y aminas como donores. Tema 2: Efectos de estructura molecular y del medio sobre la eficiencia cu��ntica del proceso de separaci��n de cargas. Tema 3: Fotoqu��mica de colorantes, con especial ��nfasis en las reacciones de transferencia de electrones desde colorantes excitados a aminas alif��ticas. Tema 4: Implementaci��n de la t��cnica de espectroscop��a optoac��stica resuelta en el tiempo y su aplicaci��n a reacciones de transferencia de electrones.

Reacciones de intermediarios reactivos en fase gaseosa: Vinilcarbenos

Como continuaci��n del estudio de intermediarios reactivos generados por term��lisis de azoles, se propone estudiar: * Nuevos vinilcarbenos. * Nuevos intermediarios tipo vinilcarbeno. * Reacciones de cicloadicci��n. * Desarrollo de una l��nea de pir��lisis anal��tica. a) Nuevos vinilcarbenos Se estudiar�� la cinética de reacciones de extrusi��n de nitr��geno de NH-pirazoles sustitu��dos con grupos metoxi, acetilo, ester y amino. En el caso de los esteres, se estudiar�� la competencia entre la extrusi��n de nitr��geno y la eliminaci��n de alquenos en esteres con grupos alquilo con HB. b) Nuevos intermediarios Se estudiar��n las reacciones t��rmicas del 2-aminotriazol y 2-aminotetrazol, donde se espera encontrar extrusi��n de nitr��geno y formaci��n de intermediarios tipo vinilcarbenos con nitr��geno en su estructura. c) Reacciones de cicloadicci��n Se completar�� el estudio de las reacciones del 3,5-bis trifluoro-metilpirazol, con furano, limoneno y pulegona como gas transportador. En los estudios preliminares utilizando distintos pirazoles se encontr�� s��lo en las reacciones de este compuesto un producto de peso molecular correspondiente al producto de cicloadici��n. Lo que se intentar�� es optimizar las condiciones para mejorar el rendimiento y la identificaci��n del mismo. d) Desarrollo de una l��nea de pir��lisis anal��tica Hemos solicitado a Fundaci��n Antorchas un subsidio para la compra de un equipo para realizar pir��lisis anal��tica acoplada a un cromat��grafo de gases o a un GC/MS. En caso de que nos sea acordado se comenzar�� a trabajar en el tema focaliando el objetivo en estudios de contaminaci��n ambiental.

Regulaci��n del transporte de iones a trav��s de membranas biol��gicas: El transporte activo Na/K y el contratransporte Na/Ca

El contra-transporte Na-Ca presente en c��lulas excitables es un sistema que, reversiblemente, puede introducir Ca de las c��lulas en intercambio por Na. La energ��a requerida para el transporte de Ca en contra de su gradiente electroqu��mico es provista por el gradiente de Na generado por la actividad de la Na+, K+- ATPasa. Por ello, aunque estos dos mecanismos funcionan independientemente uno del otro, est��n ��ntimamente ligados en la gesti��n integradora de la homeostasis i��nica celular. (...) El presente plan consiste en dos subproyectos que estudiar��n dos sistemas de transporte de cationes a trav��s de la membrana celular estrechamente ligados entre s��. Estos son el contratransporte Na/Ca y el transporte activo Na/K que a su vez provee de energ��as (el gradiente de Na) para el funcionamiento del primero. Los estudios enfatizar��n la regulaci��n metab��lica, su relevancia en la maduraci��n y diferenciaci��n celular y los intermediarios en los ciclos de reacci��n. (I) Subproyecto de Intercambio Na/Ca: Los objetivos que se persiguen son: (i) avanzar en la propiedades del sitio activador externo para cationes monovalentes (SAECM); (ii) analizar el ciclo de reacci��n en base a las propiedades del ciclo ��nico tratando de establecer la cinética del sistema de uni��n de ligandos transportados (secuencial o ping pong); (iii) analizar el/los mecanismos asociados a la estimulaci��n por MgATP. Si la fosforilaci��n por ATP es requerida, identificar las reacciones y estructuras involucradas. Las preparaciones a utilizar incluyen c��lulas nerviosas en cultivo, ves��culas de esas c��lulas y ves��culas de cerebro total y de miocardio. (II) Transporte activo Na/K: el prop��sito es proveer informaci��n relevante al debate respecto del mecanismo por el cual K estimula la reacci��n de intercambio fosforil entre ATP y ADP y revierte la inhibici��n por Na exterior de la actividad Na-ATPasa, de la deforilaci��n de E2P y del intercambio ATP-ADP. La preparaci��n a utilizar ser�� la Na+, K+- ATPasa purificada; la ubicaci��n topogr��fica de sitios de interacci��n se efectuar�� utilizando la enzima incorporada en liposomas.

Dise��o y simulaci��n num��rica de un biorreactor: Aplicaci��n a la producci��n de c��lulas microbianas

Los biorreactores son ampliamente empleados en las industrias de alimentos, fermentaci��n, farmac��uticas y tratamiento de residuos. (...) Una caracter��stica de los biorreactores es que el medio de reacci��n est�� constituido por distintas fases. Esto hace que exista una importante interrelaci��n entre los fen��menos bioqu��micos, fisicoqu��micos, fuidodin��micos y de transporte. (...) La experimentaci��n preliminar en reactores de laboratorio, acompa��ada con el desarrollo de un modelo que permita comprender la naturaleza del fen��meno, es esencial para el dise��o de biorreactores de capacidad de producci��n comercial. En el presente proyecto se establecer��n, a partir de un estudio experimental a escala de laboratorio y la elaboraci��n de un modelo y programa de simulaci��n num��rica de su operaci��n, los factores que determinan la problem��tica del dise��o de un reactor tanque agitado, de capacidad comercial, para la producci��n de cepas de <i> Staphylococcus aureus.</i> Los objetivos generales del presente proyecto son los siguientes: * Generar las bases t��cnico-cient��ficas que permitan el dise��o de un biorreactor discontinuo para la producci��n a escala comercial de cepas de <i> Staphylococcus aureus.</i> * Desarrollar equipos experimentales y generar herramientas computacionales que en el futuro permitan abordar otros problemas en el campo de la bioingenier��a. Los objetivos espec��ficos a alcanzar durante el per��odo que abarca este proyecto de un a��o son los siguientes: * Determinar la cinética de crecimiento de cepas de <i> S. aureus </i> que contemplen la formaci��n de productos. * Verificar el funcionamiento y calibraci��n de sensores y controladores que forman parte del biorreactor experimental recientemente adquirido. * Estudiar experimentalmente la producci��n de <i> S. aureus </i> en un biorreactor de 3 lt. de capacidad, cuantificando el consumo de sustratos y la producci��n de biomasa, polisac��rido capsular y exoprote��nas. * Continuar con el desarrollo de un modelo matem��tico y un programa de simulaci��n num��rica que permitan describir la operaci��n del reactor experimental y definir la problem��tica del escalado de la producci��n a nivel comercial.

Biosensores: Estudio electroqu��mico. Aplicaciones anal��ticas

Los requerimientos de una r��pida obtenci��n de resultados m��s exactos en el campo de la qu��mica cl��nica, forense, ambiental y farmac��utica, y la industria en general, han impulsado la investigaci��n de nuevos m��todos de an��lisis y dentro de ellos los electroqu��micos han evidenciado un notable desarrollo. La importancia del proyecto que se pone a consideraci��n radica en las m��ltiples posibilidades de interacci��n que ofrece con la biotecnolog��a y con diferentes ramas de la qu��mica. El desarrollo de nuevos biosensores para la cuantificaci��n de glucosa reviste gran importancia ya que, aunque los biosensores electroqu��micos han permitido obtener muy buenos resultados en el mercado, ellos contin��an siendo uno de los desaf��os de muchas empresas l��deres. 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 qu��mica farmac��utica en el dise��o racional de nuevos f��rmacos (antibi��ticos, anticancer��genos); en la qu��mica cl��nica, en el diagn��stico de enfermedades especialmente gen��ticas; en la cl��nica forense, por que la determinaci��n del DNA en determinadas muestras es de vital importancia para el esclarecimiento de situaciones legales; en la qu��mica ambiental, porque permitir��a un mejor conocimiento de los efectos t��xicos de algunos contaminantes. (...) Objetivos generales: * Dise��ar y optimizar nuevos sensores electroqu��micos de afinidad conteniendo ��cidos nucleicos como elemento de reconocimiento. * Preparar y caracterizar biosensores obtenidos por inmovilizaci��n de oxidasas sobre electrodos de carbono metalizados. Objetivos espec��ficos: * Dise��ar y optimizar nuevos biosensores electroqu��micos de afinidad para la determinaci��n de compuestos capaces de interaccionar con ��cidos nucleicos. * Estudiar la adsorci��n de ��cidos nucleicos sobre electrodos de carbono. * Preparar y caracterizar electrodos enzim��ticos metalizados para la cuantificaci��n de glucosa. * Estudiar electroqu��micamente la cinética de la reacci��n catalizada por la enzima inmovilizada.

An��lisis de la aplicabilidad de la t��cnica de disco-menisco rotante en el estudio de reacciones de transferencia de carga con reacciones qu��micas acopladas

El electrodo de disco rotante es una de las t��cnicas m��s ��tiles y m��s ampliamente empleada en el estudio de la cinética de reacciones de electrodo. Sin embargo, la construcci��n de electrodos de disco rotante convencionales, que involucra la inclusi��n del material de electrodo de una vaina de material aislante, no siempre es posible o conveniente. Por ejemplo, cuando es necesario utilizar materiales monocristalinos, se presentan numerosas dificultades debidas principalmente a su extrema fragilidad. (...) Objetivos generales * Se intenta establecer la aplicabilidad de la t��cnica del electrodo de disco-menisco rotante en el estudio de la cinética de reacciones de transferencia de carga con reacciones qu��micas acopladas. En particular, se estudiar��n los mecanismos de reacci��n que involucran procesos catal��ticos y ECE (electroqu��mico-qu��mico-electroqu��mico). Objetivos espec��ficos * Determinar las desviaciones que produce la presencia del menisco de electrolito en las curvas experimentales de corriente l��mite vs. ra��z cuadrada de la velocidad de rotaci��n, para cada uno de los dos mecanismos mencionados a partir de la comparaci��n de datos obtenidos para meniscos de diferentes alturas y sobre electrodos convencionales. * Simular la respuesta electroqu��mica introduciendo los t��rminos de correcci��n adecuados para tener en cuenta las variaciones en las condiciones hidrodin��micas que introduce la modificaci��n de la geometr��a del sistema. * Establecer la metodolog��a apropiada para el tratamiento de los datos experimentales a fin de posibilitar la obtenci��n de los par��metros cin��ticos de las reacciones. El plan de trabajo que se propone permitir�� profundizar la caracterizaci��n del comportamiento hidrodin��mico del disco-menisco rotante, incrementando las posibilidades de la utilizaci��n de esta t��cnica que es sumamente adecuada para estudios sobre electrodos monocristalinos, siendo estos ��ltimos la clave para dilucidar la influencia que la estructura superficial del electrodo tiene sobre la cinética y los mecanismos de reacciones de transferencia de carga de inter��s pr��ctico, como el desprendimiento de hidr��geno y la reducci��n de ox��geno. Las ventajas asociadas a la omisi��n de la vaina de material aislante posibilitan, a su vez, que el uso del DMR pueda extenderse a otros tipos de sistemas en los cuales el uso de electrodos rotantes convencionales presenta dificultades.

Dise��o y desarrollo de superficies modificadas. Aplicaciones ambientales, biom��dicas y farmac��uticas. Design and development of modified surfaces. Environmental, biomedical and pharmaceutical applications.

El objetivo general de este proyecto de investigaci��n es dise��ar, 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 liberaci��n controlada de f��rmacos y sorbentes para remediaci��n ambiental. Para concretar este objetivo, se propone espec��ficamente 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 inter��s farmac��utico para dise��ar sistemas de liberaci��n controlada.2. Modificaci��n de canales de chips y electrodos para optimizar la separaci��n, detecci��n y cuantificaci��n de compuestos farmac��utico: 2.1 Dise��ar y construir microchips para la separaci��n por EC de compuestos de base fen��lica.2.2 Evaluar pol��meros que mejoren la respuesta y/o estabilidad de electrodos de Carbono para ser usados como detectores amperom��trico de compuestos de base fen��lica en sistemas FIA y miniaturizados de an��lisis integrados.3. Modificaci��n de superficies s��lidas con biomol��culas para el desarrollo y optimizaci��n de superficies de bio-reconocimiento:3.1 Evaluar el comportamiento de superficies de titanio modificadas con TiO2 y dep��sitos inorg��nicos frente a la interacci��n con prote��nas plasm��ticas (PP) para el an��lisis de la biocompatibilidad superficial.3.2 Dise��ar y desarrollar superficies biofuncionales para el reconocimiento especifico de D-amino��cidos, anticuerpos en pacientes chag��sicos y simple hebra de ADN. Las t��cnicas que se emplear��n para llevar a cabo el proyecto dependen del tipo de sistema de estudio. En particular los estudios correspondientes al objetivo 1 se realizar��n mediante an��lisis qu��micos, t��rmico, DXR, SEM, IR, BET as�� como mediante titulaciones ��cido-base potenciom��tricas, movilidades electrofor��ticas, cinética e isotermas de adsorci��n.En general para desarrollar el objetivo 2 se utilizar��n t��cnicas electroqu��micas cl��sicas para la caracterizaci��n de los electrodos, los que luego se utilizar��n como detectores en un sistema FIA amperom��trico, mientras que los microchips se emplear��n en electroforesis capilar para la separaci��n de diferentes compuestos de inter��s farmac��utico.Finalmente, el objetivo 3 se llevar�� a cabo por un lado modificando electrodos de titanio con distintos dep��sitos (electroqu��micas, sol-gel, t��rmicas) de TiO2 e hidroxiapatita y evaluando la interacci��n con prote��nas plasm��ticas para analizar la biocompatibilidad de los materiales preparados. Por otro lado, se estudiar�� el proceso de adsorci��n-desorci��n de D-amino��cido oxidasa, ant��genos del T. Cruzi y ADN de simple hebra para optmizar la capacidad de bio-reconocimiento superficial de D-amino��cidos, anticuerpos de chag��sicos y de cadena complementaria de ADN. Para concretar este objetivo se utilizar��n t��cnicas electroqu��micas, espectrosc��picas y microscopias.Debido al car��cter multidisciplinario del presente proyecto de investigaci��n, su ejecuci��n se llevara a cabo a trav��s de la colaboraci��n de investigadores pertenecientes a distintas ��reas de la Qu��mica y permitir�� continuar con la formaci��n de recursos humanos mediante la realizaci��n de tesis doctorales y estad��as postdoctorales.

Dise��o y caracterizaci��n de plataformas de biorreconocimiento basadas en el uso de nanoestructuras, biomol��culas y pol��meros. Aplicaciones para el desarrollo de (bio)sensores electroqu��micos. Design and characterization of biorecognition platforms based on the use of nanostructures, biomolecules and polymers. Applications for the development of electrochemical (bio)sensors.

Los requerimientos de m��todos anal��ticos que permitan realizar determinaciones m��s eficientes en diversas ramas de la Qu��mica, as�� como el gran desarrollo logrado por la Nanobiotecnolog��a, impulsaron la investigaci��n de nuevas alternativas de an��lisis. Hoy, el campo de los Biosensores concita gran atenci��n en el primer mundo, sin embargo, en nuestro pa��s es todav��a un ��rea de vacancia, como lo es tambi��n la de la Nanotecnolog��a. El objetivo de este proyecto es dise��ar y caracterizar nuevos electrodos especialmente basados en el uso de nanoestructuras y estudiar aspectos b��sicos de la inmovilizaci��n de enzimas, ADN, apt��meros, polisac��ridos y otros pol��meros sobre dichos electrodos a fin de crear nuevas plataformas de biorreconocimiento para la construcci��n de (bio)sensores electroqu��micos dirigidos a la cuantificaci��n de analitos de inter��s cl��nico, farmaco-toxicol��gico y ambiental.Se estudiar��n las propiedades de electrodos de C v��treo, Au, "screen printed" y comp��sitos de C modificados con nanotubos de C (CNT) y/o nanopart��culas (NP) de oro y/o nanoalambres empleando diversas estrategias. Se investigar��n nuevas alternativas de inmovilizaci��n de las biomol��culas antes mencionadas sobre dichos electrodos, se caracterizar��n las plataformas resultantes y se evaluar��n sus posibles aplicaciones anal��ticas al desarrollo de biosensores con enzimas y ADNs como elementos de biorreconocimiento. Se funcionalizar��n CNT con pol��meros comerciales y sintetizados en nuestro laboratorio modificados con mol��culas bioactivas. Se dise��ar��n y caracterizar��n nuevas arquitecturas supramoleculares basadas en el autoensamblado de policationes, enzimas y ADNs sobre Au. Se evaluar��n las propiedades catal��ticas de NP de magnetita y de perovskitas de Mn y su aplicaci��n al desarrollo de biosensores enzim��ticos. Se dise��ar��n biosensores que permitan la detecci��n altamente sensible y selectiva de secuencias espec��ficas de ADNs de inter��s cl��nico. Se estudiar�� la interacci��n de genot��xicos con ADN (en soluci��n e inmovilizado) y se desarrollar��n biosensores que permitan su cuantificaci��n. Se construir��n biosensores enzim��ticos para la cuantificaci��n de bioanalitos, especialmente glucosa, fenoles y catecoles, y sensores electroqu��micos para la determinaci��n de neurotransmisores, ��cido ��rico y ��cido asc��rbico. Se dise��ar��n nuevos aptasensores electroqu��micos para la cuantificaci��n de biomarcadores, comenzando por lisozima y trombina y continuando con otros de inter��s regional/nacional.Se emplear��n las siguientes t��cnicas: voltamperometr��as c��clica (CV), de pulso diferencial (DPV) y de onda cuadrada (SWV); "stripping" potenciom��trico a corriente constante (PSA); elipsometr��a; microbalanza de cristal de cuarzo con c��lculo de p��rdida de energ��a por disipaci��n (QCM-D); resonancia de plasm��n superficial con detecci��n dual (E-SPR); espectroscop��a de impedancia electroqu��mica (EIE); microscop��as de barrido electroqu��mico (SECM), de barrido electr��nico (SEM), de transmisi��n (TEM) y de fuerzas at��micas (AFM); espectrofotometr��a UV-visible; espectroscop��as IR, Raman, de masas, RMN.Se espera que la inclusi��n de los CNT y/o de las NP met��licas y/o de los nanoalambres en los diferentes electrodos permita una mejor transferencia de carga de diversos analitos y por ende una detecci��n m��s sensible y selectiva de bioanalitos empleando enzimas, ADN y apt��meros como elementos de biorreconocimiento. Se espera una mayor eficiencia en los aptasensores respecto de los inmunosensores, lo que permitir�� la determinacion selectiva de diversos biomarcadores. La modificaci��n de electrodos con nanoestructuras posibilitar�� la detecci��n altamente sensible y selectiva del evento de hibridaci��n. La respuesta obtenida luego de la interacci��n de genot��xicos con ADN permitir�� un mejor conocimiento de la asociaci��n establecida, de la cinética y de las constantes termodin��micas. Los neurotransmisores podr��n ser determinados a niveles nanomolares a��n en muestras complejas.