EVALUACIÓN DE LA CONSTANTE CINÉTICA k PARA EL EJERCICIO DE LA DBO EN EFLUENTES DE LA INDUSTRIA CHACINERA

La industria chacinera genera efluentes con alto contenido de materia orgánica, la cual puede evaluarse midiendo la demanda bioquímica de oxígeno (DBO). Conocer la velocidad a la cual es oxidada por vía biológica permite diseñar adecuadamente los sistemas de depuración, como así también evaluar el impacto que su vertido puede ocasionar sobre el ambiente. En el presente trabajo se determinó la constante de velocidad de reacción (k) y la demanda bioquímica de oxígeno última (L) para el efluente generado por un frigorífico faenador de porcinos y elaborador de chacinados, considerando que el ejercicio de la DBO es directamente proporcional a la concentración del sustrato (cinética de primer orden). Se evaluaron muestras del efluente recogidas en diferentes días de la semana, incubándolas durante diez días en condiciones estándar y se midió la DBO ejercida cada 24 horas. Con los valores encontrados se procedió a calcular los parámetros cinéticos k y L utilizando el método de los mínimos 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 días de incubación (DBO5) osciló de 1328 – 2730 mg/l (rango 1402 mg/l). Los resultados de este estudio indican una importante variación en la carga contaminante del efluente medida en términos de DBO5, al igual que la velocidad de estabilización por vía biológica evaluada según los valores de k. Del mismo modo, la DBO5 expresa solo una fracción de la cantidad de oxígeno que se consumirá para la estabilización del residuo en un sistema de depuración o en el ambiente luego de su vertido. Estas situaciones influirán en la eficiencia de las plantas de depuración para este tipo de efluente a los efectos de lograr una adecuada depuración. Se considera conveniente conocer los parámetros cinéticos para optimizar el diseño de las instalaciones para el tratamiento del efluente generado por la industria chacinera y evaluar adecuadamente el impacto ambiental de este residuo.

Dinámica y cinética de los procesos físicos y químicos del radical OH con compuestos orgánicos volátiles (COVs) de relevancia atmosférica. 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 físicos y químicos del radical OH con compuestos orgánicos volátiles (COVs), con los cuales sea factible la formación de agregados de van der Waals (vdW) responsables de la curvatura en los gráficos de Arrhenius, empleando técnicas modernas, complementarias entre si y novedosas en el país. El problema será abordado desde tres perspectivas complementarias: 1) estudios cinéticos, 2) estudios mecanísticos y de distribución de productos y 3) estudios de la dinámica de los procesos físicos y químicos. La finalidad es alcanzar una mejor comprensión de los mecanismos que intervienen en el comportamiento químico de especies presentes en la atmósfera y obtener datos cinéticos de alta calidad que puedan alimentar modelos computacionales capaces de describir la composición de la atmósfera, presente y futura. Los objetivos son estudiar: 1) mediante fotólisis láser pulsada con detección por fluorescencia inducida por láser (PLP-LIF), en reactores de flujo, la cinética de reacción del radical OH(v”=0) con COVs que presentan gráficos de Arrhenius curvos con energías de activación negativas, tales como alcoholes insaturados, alquenos halogenados, éteres halogenados, ésteres alifáticos; 2) en una cámara de simulación de condiciones atmosféricas de gran volumen (4500 L), la identidad y el rendimiento de productos de las reacciones mencionadas, a fines de evaluar su impacto atmosférico y dilucidar los mecanismos de reacción; 3) mediante haces moleculares y espectroscopía láser, la estructura y reactividad de complejos de vdW entre alcoholes insaturados o aromáticos (cresoles) y el radical OH, como modelo de los aductos propuestos como responsables de la desviación al comportamiento de Arrhenius de las reacciones mencionadas; 4) mediante PLP-LIF y expansiones supersónicas, las constantes específicas estado a estado (ksts) de relajación/reacción del radical OH(v”=1-4) vibracionalmente excitado con los COVs mencionados. Los resultados experimentales obtenidos serán contrastados con cálculos ab-initio de estructura electrónica, los cuales apoyarán las interpretaciones, permitirán proponer estructuras de estados de transición y aductos colisionales, como así también calcular las frecuencias de vibración de los complejos de vdW para su posterior asignación en los espectros LIF y REMPI. Asimismo, los mecanismos de reacción propuestos y los parámetros cinéticos medidos experimentalmente serán comparados con aquellos obtenidos por cálculos teóricos. 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 antígenos para interpretar su respuesta inmune. Modelo 1: Virus rubeola. Modelo 2: Bacteria Chlamydia trachomatis

El estudio de los epitopes de los antígenos permitirá no sólo la diferenciación de cepas sino también la interpretación correcta de la respuesta inmune. Modelo1: Rubeola es una enfermedad infecciosa caracterizada por una erupción localizada, fiebre y adenopatías, que por lo general se produce en niños de edad escolar o preescolar. El virus de la rubeola es el único miembro del género ribivirus en la familia de los Togavirus. Se sabe que es una partícula esférica que mide 60-90 nm y lleva la información genética en una sola cadena de RNA de polaridad positiva formando una cápside icosahédrica. Estructuralmente está compuesto por tres proteínas, una no glicosilada, asociada al RNA en la nucleocápside, llamada C, y dos glicoproteínas E1 y E2 que se encuentran en la envoltura del virus donde se presentan formando complejos por dímeros 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 observación de que la respuesta inmune frente a la infección con la cepa salvaje es más eficiente y duradera que la inducida por la cepa vacunal y que no se conocen fehacientemente si la capacidad teratogénica del virus depende de la cepa viral o del tipo de infección que se produce en la placenta y en el feto. La disminución o desaparición de la respuesta inmune específica puede posibilitar la reinfección 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 análisis comparativo de las propiedades biológicas y estructurales de la cepa de virus rubeola de circulación local (cepa Córdoba y sus clones) frente a las cepas Glichrist (prototipo) y RA 27/3 (vacunal). Esta parte del trabajo contribuye al proyecto mundial de obtención de una vacuna sintética o infectiva para controlar la infección por el virus rubeola. Objetivos: 1. Estudiar la cinética de aparición de los epitopes en citoplasma y membrana celular con una técnica de inmunofuorescencia indirecta de células infectadas y bloquear a distintos pasos la vía de síntesis de proteínas en las células infectadas para producir el camino de síntesis del complejo E1-E1 hasta su aparición en membrana. 2. Realizar la técnica de mapeo peptídico para la proteína E2 en diferentes cepas. Modelo 2: Chlamydia trachomatis es una bacteria intracelular obligada de un ciclo de vida dimórfico, con una fase extracelular llamada Cuerpo Elemental (CE), que es la forma infectiva y metabólicamente inactiva y una fase intracelular llamada Cuerpo Reticular que es la forma replicada y metabólicamente activa de la bacteria. Es el agente etiológico de Enfermedades de Transmisión Sexual (ETS) más comunmente aislado en poblaciones de riesgo, además de ser la primera causa de ceguera prevenible a nivel mundial. El resultado de la infección con C. trachomatis puede terminar en inmunidad o enfermedad dependiendo de la interacción del sistema inmune del huésped con los antígenos chlamydiales específicos. El estudio de los antígenos 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 infección por C. trachomatis , podrían asociarse a un tipo de perfil de respuesta de linfocitos TH y dar un valor pronóstico de la evolución de la infección. Objetivo: 1. Separar y estudiar algunos de los más importantes antígenos de la bacteria Chlamydia trachomatis .

Generación y reacciones en fase gaseosa de radicales pequeños de interés en los procesos de deposición de silicio y derivados y en la química atmosférica

Los radicales libres juegan un papel importante como intermediarios en muchas reacciones químicas, como aquéllas involucradas en la combustión, en la atmósfera y en el espacio interestelar. El interés en los radicales libres ha crecido como resultado de la aplicación de las técnicas láser. (...) (...) Otra razón es su importante rol en la química de la atmósfera en relación a los problemas ambientales y su papel en los procesos de oxidación de moléculas orgánicas, en la química de la combustión y en la química atmosférica. Por esto es importante medir los coeficientes de velocidad para estas reacciones y comprender los mecanismos de reacción involucrados. (...) La aplicación de láseres al procesamiento de materiales para producir polvos y recubrimientos cerámicos de utilidad en microelectrónica, medicina, etc., ofrece una nueva tecnología con ventajas respecto de los métodos convencionales. SiH4 y sus derivados reciben atención debido a su importancia en la industria de los semiconductores. Sin embargo hay poca información disponible sobre los procesos químicos elementales de esta molécula. (...) En síntesis, es necesario conocer la reactividad y la cinética de los radicales del Si facilitará, a los fines de facilitar la construcción de mecanismos de deposición; el depósito de películas muy finas de Si y sus derivados a partir de distintos tipos de precursores en fase gaseosa, es de vital importancia en la tecnología moderna. (...) El proyecto comprende el estudio de las fluorescencias infrarroja y visible producidas por las especies generadas por la descomposición de silano (SiH4) por irradiación láser en fase gaseosa. Se estudia la generación de radicales, principalmente SiH2 y SiH3, a partir de precursores adecuados y sus reacciones con el objeto de obtener parámetros cinéticos y mecanismos de reacción que contribuyan al modelado de los procesos de deposición de metales y semiconductores. Se completará el montaje y calibración de un sistema de fotólisis pulsada con detección por fluorescencia de resonancia en flujo lento para el estudio de reacciones de átomos y radicales pequeños con compuesos de interés atmosférico.

Disolución, deposición y pasivación de metales: Transferencia de materia

El presente proyecto es continuación del que se viene desarrollando desde hace más de cinco años en el laboratorio. En él se intentan establecer los mecanismos que gobiernan el comportamiento de diversos metales y sus óxidos, su estabilidad y sus propiedades en diversos medios iónicos. Se investigarán los procesos de disolución y pasivación de metales "válvula" (W, Bi, etc.) y metales "batería" (Ag, Cu y Mn) por formación de óxidos y/o sales en soluciones acuosas. Se analizará también la influencia de aditivos orgánicos en procesos de electrodeposición metálica y corrosión. Por otra parte, se continuará el estudio del sistema "disco-menisco" rotante, iniciado más recientemente. Objetivos generales y específicos: Se intenta establecer los mecanismos que gobiernan el comportamiento electroquímico de diversos metales y sus óxidos, su estabilidad y propiedades en diversos medios iónicos, investigándose los procesos de disolución, deposición y pasivación en soluciones acuosas de distinta composición, como así también la cinética de la formación y crecimiento de películas de óxidos y/o sales y sus propiedades conductoras. El conocimiento de estas características, permitirá determinar la posibilidad de aplicación como materiales resistentes a la corrosión, en procesos de electrosíntesis, como materiales activos en baterías secundarias, etc. Por otra parte, se estudiarán distintas reacciones de transferencia de carga empleando el sistema de "disco-menisco rotante" con el objeto de determinar si esta técnica, que ofrece ventajas por su geometría particular, permite la determinación de los parámetros cinéticos

Electroquímica de metales de transición; óxidos: propiedades, reacciones de transferencia de carga; electrodeposición, aspectos tecnológicos

Se estudiarán los procesos relacionados con la formación y crecimiento de películas de óxidos de metales válvula simples y modificados con materiales nobles. Por otra parte se investigará la cinética de reacciones de transferencia de carga electrónica de cuplas rédox en solución sobre óxidos de metales válvula simples, modificados y óxidos complejos del tipo perovskita. Se intentará estudiar además el comportamiento electroquímico de mezclas binarias de óxidos e hidróxidos de metales de transición con el objetivo de obtener buenos electrocatalizadores de las reacciones de electrogeneración y electrorreducción de oxígeno de interés en bacterias secundarias, celdas de combustión y electrólisis de agua. También se estudiarán los procesos de deposición metálica de cobre, plata, cromo y níquel con el objetivo de adquirir un amplio conocimiento tecnológico del comportamiento electroquímico de estos sistemas lo que permite modificar las condiciones experimentales para lograr mayor efectividad de los métodos y de los baños utilizados para el metalizado. Se utilizarán técnicas electroquímicas convencionales conjuntamente con medidas de impedancia y de elipsometría. Para mayor información sobre la estructura de bandas de los óxidos estudiados y la cinética de reacciones de transferencia de carga a través de los mismos, se usará la técnica de fotoelectroquímica convencional y modificada mediante un láser pulsado. También se emplearán técnicas superficiales como microscopía electrónica de barrido, de efecto túnel (STM), espectroscopía Auger y espectroscopía fotoelectrónica de Rayos X (XPS).

Investigación químico-farmacéutica de agentes antimicrobianos

Este proyecto interdisciplinario comprende la síntesis de nuevos agentes antimicrobianos, particularmente antimicrobianos flourquinolónicos (AMFQ) y compuestos estructuralmente relacionados, y la evaluación de sus propiedades específicas. En etapas previas se prepararon varios derivados y entre ellos se seleccionaron los de la serie que poseía el grupo sulfanililpiperacinil en posición 7 del anillo quinolónico. Estas moléculas exhiben una interesante actividad cuando se evalúa la potencia antimicrobiana in vitro (CIM), por lo que se está avanzando en el estudio de su actividad in vivo. Estos AMFQ son absorbidos por vía oral (estudios en ratas) y actualmente el Laboratorio esta estudiando su toxicidad y farmacocinética como parte de un trabajo en colaboración 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 intrínseca del compuesto frente a lo topoisomerasa. En consecuencia, se está estudiando la cinética de captación de los AMFQ por las bacterias, en una variedad de condiciones experimentales, con el objeto de obtener un mejor conocimiento de su mecanismo de acción. Paralelamente se están planificando los experimentos para medir la capacidad de inhibir la topoisomerasa. Por otro lado, se estudian las propiedades físico-químicas de los nuevos AMFQ, consideradas relevantes para interpretar su comportamiento biológico. Hasta el presente han sido determinados los perfiles solubilidad-ph de algunos compuestos modelos y se estudiaron las propiedades hidrofílicas-lipofílicas de una variedad de AMFQs zwitteriónicos y no zwitteriónicos. Se continuará profundizando sobre estos puntos y con la determinación de otras propiedades de interés farmacéutico, tanto en estado sólido como en solución. Sobre la base de los anteriores resultados, se han elaborado algunas hipótesis e trabajo que condujeron a la síntesis de nuevas estructuras, cuyas propiedades antibacterianas y antimicobacterianas están siendo evaluadas. Se han sintetizado, también, complejos de AMFQ metales al estado sólido, los que exhiben interesantes propiedades farmacéuticas. Se está avanzando sobre la confirmación de sus estequiometrías y otras propiedades físico-químicas de interés biofarmacéutico.

Procesos fotoinducidos de transferencia de electrones

Se trata de estudiar la cinética de reacciones fotoquímicas de transferencia de electrones entre moléculas orgánicas en solución. Se medirá la cinética de formación y desaparición de estados electrónicos excitados y especies reactivas (iones radicales) mediante las técnicas de fluorescencia resuelta en el tiempo y de láser flash fotólisis. Se pondrá énfasis en el estudio de los efectos específicos del solvente sobre la reactividad de los estados excitados y sobre la eficiencia cuántica del proceso de separación de cargas. Objetivos generales y específicos: Se trata de obtener información 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 teóricos que permitan explicar el efecto del medio (solvente, sales, etc.) sobre estos parámetros. 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 electrónicos excitados de compuestos orgánicos (hidrocarburos aromáticos policíclicos, aminas aromáticas, etc.) y nitroaromáticos, clorobencenos y quinonas como aceptores y aminas como donores. Tema 2: Efectos de estructura molecular y del medio sobre la eficiencia cuántica del proceso de separación de cargas. Tema 3: Fotoquímica de colorantes, con especial énfasis en las reacciones de transferencia de electrones desde colorantes excitados a aminas alifáticas. Tema 4: Implementación de la técnica de espectroscopía optoacústica resuelta en el tiempo y su aplicación a reacciones de transferencia de electrones.

Reacciones de intermediarios reactivos en fase gaseosa: Vinilcarbenos

Como continuación del estudio de intermediarios reactivos generados por termólisis de azoles, se propone estudiar: * Nuevos vinilcarbenos. * Nuevos intermediarios tipo vinilcarbeno. * Reacciones de cicloadicción. * Desarrollo de una línea de pirólisis analítica. a) Nuevos vinilcarbenos Se estudiará la cinética de reacciones de extrusión de nitrógeno de NH-pirazoles sustituídos con grupos metoxi, acetilo, ester y amino. En el caso de los esteres, se estudiará la competencia entre la extrusión de nitrógeno y la eliminación de alquenos en esteres con grupos alquilo con HB. b) Nuevos intermediarios Se estudiarán las reacciones térmicas del 2-aminotriazol y 2-aminotetrazol, donde se espera encontrar extrusión de nitrógeno y formación de intermediarios tipo vinilcarbenos con nitrógeno en su estructura. c) Reacciones de cicloadicción Se completará 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 encontró sólo en las reacciones de este compuesto un producto de peso molecular correspondiente al producto de cicloadición. Lo que se intentará es optimizar las condiciones para mejorar el rendimiento y la identificación del mismo. d) Desarrollo de una línea de pirólisis analítica Hemos solicitado a Fundación Antorchas un subsidio para la compra de un equipo para realizar pirólisis analítica acoplada a un cromatógrafo de gases o a un GC/MS. En caso de que nos sea acordado se comenzará a trabajar en el tema focaliando el objetivo en estudios de contaminación ambiental.

Regulación del transporte de iones a través de membranas biológicas: El transporte activo Na/K y el contratransporte Na/Ca

El contra-transporte Na-Ca presente en células excitables es un sistema que, reversiblemente, puede introducir Ca de las células en intercambio por Na. La energía requerida para el transporte de Ca en contra de su gradiente electroquímico 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, están íntimamente ligados en la gestión integradora de la homeostasis iónica celular. (...) El presente plan consiste en dos subproyectos que estudiarán dos sistemas de transporte de cationes a través de la membrana celular estrechamente ligados entre sí. Estos son el contratransporte Na/Ca y el transporte activo Na/K que a su vez provee de energías (el gradiente de Na) para el funcionamiento del primero. Los estudios enfatizarán la regulación metabólica, su relevancia en la maduración y diferenciación celular y los intermediarios en los ciclos de reacción. (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 reacción en base a las propiedades del ciclo único tratando de establecer la cinética del sistema de unión de ligandos transportados (secuencial o ping pong); (iii) analizar el/los mecanismos asociados a la estimulación por MgATP. Si la fosforilación por ATP es requerida, identificar las reacciones y estructuras involucradas. Las preparaciones a utilizar incluyen células nerviosas en cultivo, vesículas de esas células y vesículas de cerebro total y de miocardio. (II) Transporte activo Na/K: el propósito es proveer información relevante al debate respecto del mecanismo por el cual K estimula la reacción de intercambio fosforil entre ATP y ADP y revierte la inhibición por Na exterior de la actividad Na-ATPasa, de la deforilación de E2P y del intercambio ATP-ADP. La preparación a utilizar será la Na+, K+- ATPasa purificada; la ubicación topográfica de sitios de interacción se efectuará utilizando la enzima incorporada en liposomas.

Diseño y simulación numérica de un biorreactor: Aplicación a la producción de células microbianas

Los biorreactores son ampliamente empleados en las industrias de alimentos, fermentación, farmacéuticas y tratamiento de residuos. (...) Una característica de los biorreactores es que el medio de reacción está constituido por distintas fases. Esto hace que exista una importante interrelación entre los fenómenos bioquímicos, fisicoquímicos, fuidodinámicos y de transporte. (...) La experimentación preliminar en reactores de laboratorio, acompañada con el desarrollo de un modelo que permita comprender la naturaleza del fenómeno, es esencial para el diseño de biorreactores de capacidad de producción comercial. En el presente proyecto se establecerán, a partir de un estudio experimental a escala de laboratorio y la elaboración de un modelo y programa de simulación numérica de su operación, los factores que determinan la problemática del diseño de un reactor tanque agitado, de capacidad comercial, para la producción de cepas de Staphylococcus aureus. Los objetivos generales del presente proyecto son los siguientes: * Generar las bases técnico-científicas que permitan el diseño de un biorreactor discontinuo para la producción a escala comercial de cepas de Staphylococcus aureus. * Desarrollar equipos experimentales y generar herramientas computacionales que en el futuro permitan abordar otros problemas en el campo de la bioingeniería. Los objetivos específicos a alcanzar durante el período que abarca este proyecto de un año son los siguientes: * Determinar la cinética de crecimiento de cepas de S. aureus que contemplen la formación de productos. * Verificar el funcionamiento y calibración de sensores y controladores que forman parte del biorreactor experimental recientemente adquirido. * Estudiar experimentalmente la producción de S. aureus en un biorreactor de 3 lt. de capacidad, cuantificando el consumo de sustratos y la producción de biomasa, polisacárido capsular y exoproteínas. * Continuar con el desarrollo de un modelo matemático y un programa de simulación numérica que permitan describir la operación del reactor experimental y definir la problemática del escalado de la producción a nivel comercial.

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.

Análisis de la aplicabilidad de la técnica de disco-menisco rotante en el estudio de reacciones de transferencia de carga con reacciones químicas acopladas

El electrodo de disco rotante es una de las técnicas más útiles y más ampliamente empleada en el estudio de la cinética de reacciones de electrodo. Sin embargo, la construcción de electrodos de disco rotante convencionales, que involucra la inclusión 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 técnica del electrodo de disco-menisco rotante en el estudio de la cinética de reacciones de transferencia de carga con reacciones químicas acopladas. En particular, se estudiarán los mecanismos de reacción que involucran procesos catalíticos y ECE (electroquímico-químico-electroquímico). Objetivos específicos * Determinar las desviaciones que produce la presencia del menisco de electrolito en las curvas experimentales de corriente límite vs. raíz cuadrada de la velocidad de rotación, para cada uno de los dos mecanismos mencionados a partir de la comparación de datos obtenidos para meniscos de diferentes alturas y sobre electrodos convencionales. * Simular la respuesta electroquímica introduciendo los términos de corrección adecuados para tener en cuenta las variaciones en las condiciones hidrodinámicas que introduce la modificación de la geometría del sistema. * Establecer la metodología apropiada para el tratamiento de los datos experimentales a fin de posibilitar la obtención de los parámetros cinéticos de las reacciones. El plan de trabajo que se propone permitirá profundizar la caracterización del comportamiento hidrodinámico del disco-menisco rotante, incrementando las posibilidades de la utilización de esta técnica que es sumamente adecuada para estudios sobre electrodos monocristalinos, siendo estos últimos 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 interés práctico, como el desprendimiento de hidrógeno y la reducción de oxígeno. Las ventajas asociadas a la omisión 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.

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.

Diseño y caracterización de plataformas de biorreconocimiento basadas en el uso de nanoestructuras, biomoléculas y polímeros. Aplicaciones para el desarrollo de (bio)sensores electroquímicos. 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 métodos analíticos que permitan realizar determinaciones más eficientes en diversas ramas de la Química, así como el gran desarrollo logrado por la Nanobiotecnología, impulsaron la investigación de nuevas alternativas de análisis. Hoy, el campo de los Biosensores concita gran atención en el primer mundo, sin embargo, en nuestro país es todavía un área de vacancia, como lo es también la de la Nanotecnología. El objetivo de este proyecto es diseñar y caracterizar nuevos electrodos especialmente basados en el uso de nanoestructuras y estudiar aspectos básicos de la inmovilización de enzimas, ADN, aptámeros, polisacáridos y otros polímeros sobre dichos electrodos a fin de crear nuevas plataformas de biorreconocimiento para la construcción de (bio)sensores electroquímicos dirigidos a la cuantificación de analitos de interés clínico, farmaco-toxicológico y ambiental.Se estudiarán las propiedades de electrodos de C vítreo, Au, "screen printed" y compósitos de C modificados con nanotubos de C (CNT) y/o nanopartículas (NP) de oro y/o nanoalambres empleando diversas estrategias. Se investigarán nuevas alternativas de inmovilización de las biomoléculas antes mencionadas sobre dichos electrodos, se caracterizarán las plataformas resultantes y se evaluarán sus posibles aplicaciones analíticas al desarrollo de biosensores con enzimas y ADNs como elementos de biorreconocimiento. Se funcionalizarán CNT con polímeros comerciales y sintetizados en nuestro laboratorio modificados con moléculas bioactivas. Se diseñarán y caracterizarán nuevas arquitecturas supramoleculares basadas en el autoensamblado de policationes, enzimas y ADNs sobre Au. Se evaluarán las propiedades catalíticas de NP de magnetita y de perovskitas de Mn y su aplicación al desarrollo de biosensores enzimáticos. Se diseñarán biosensores que permitan la detección altamente sensible y selectiva de secuencias específicas de ADNs de interés clínico. Se estudiará la interacción de genotóxicos con ADN (en solución e inmovilizado) y se desarrollarán biosensores que permitan su cuantificación. Se construirán biosensores enzimáticos para la cuantificación de bioanalitos, especialmente glucosa, fenoles y catecoles, y sensores electroquímicos para la determinación de neurotransmisores, ácido úrico y ácido ascórbico. Se diseñarán nuevos aptasensores electroquímicos para la cuantificación de biomarcadores, comenzando por lisozima y trombina y continuando con otros de interés regional/nacional.Se emplearán las siguientes técnicas: voltamperometrías cíclica (CV), de pulso diferencial (DPV) y de onda cuadrada (SWV); "stripping" potenciométrico a corriente constante (PSA); elipsometría; microbalanza de cristal de cuarzo con cálculo de pérdida de energía por disipación (QCM-D); resonancia de plasmón superficial con detección dual (E-SPR); espectroscopía de impedancia electroquímica (EIE); microscopías de barrido electroquímico (SECM), de barrido electrónico (SEM), de transmisión (TEM) y de fuerzas atómicas (AFM); espectrofotometría UV-visible; espectroscopías IR, Raman, de masas, RMN.Se espera que la inclusión de los CNT y/o de las NP metálicas y/o de los nanoalambres en los diferentes electrodos permita una mejor transferencia de carga de diversos analitos y por ende una detección más sensible y selectiva de bioanalitos empleando enzimas, ADN y aptámeros como elementos de biorreconocimiento. Se espera una mayor eficiencia en los aptasensores respecto de los inmunosensores, lo que permitirá la determinacion selectiva de diversos biomarcadores. La modificación de electrodos con nanoestructuras posibilitará la detección altamente sensible y selectiva del evento de hibridación. La respuesta obtenida luego de la interacción de genotóxicos con ADN permitirá un mejor conocimiento de la asociación establecida, de la cinética y de las constantes termodinámicas. Los neurotransmisores podrán ser determinados a niveles nanomolares aún en muestras complejas.