Estudio básico y aplicado de polímeros elastómeros mediante la Técnica de Resonancia Magnética Nuclear (RMN)

Los polímeros son materiales que poseen una variedad muy grande de aplicaciones. Por esta razón, el estudio de sus propiedades físicas y químicas resulta de gran interés. Un polímero es una macromolécula cuyo peso molecular puede llegar a varios millones de umas. Mediante la selección de el o los monómeros y de su secuenciamiento en el proceso de polimerización (microestructura del polímero), se puede lograr que el material tenga propiedades predeterminadas. Es posible, entonces, encontrar o desarrollar polímeros para las más variadas aplicaciones: elásticos, rígidos, resistentes a la temperatura, conductores, aisladores, inertes, etc. (...) La Resonancia Magnética Nuclear (RMN) de alta resolución es una de las técnicas más poderosas para la caracterización de los polímeros, brindando información sobre la microestructura y la dinámica de estas macromoléculas, tanto cuando se encuentran en estado sólido como cuando están disueltas en soluciones líquidas. El entendimiento de la microestructura de un polímero es de interés porque ella está íntimamente relacionada con las propiedades macroscópicas del material. Por otra parte, la microestructura de un polímero depende del proceso de polimerización utilizado y en consecuencia, es posible obtener información sobre los mecanismos de reacción química que ocurren durante su síntesis, dentro de los reactores de polimerización. NMR permite, también, obtener información detallada sobre la dinámica de los polímeros. La gran longitud de los polímeros hace que su dinámica molecular sea sumamente compleja. Sin embargo, mediante el empleo de secuencias de pulsos particulares y mediciones de los tiempos de relajación característicos de los espines nucleares, se obtiene información sobre la dinámica de la macromolécula, de los segmentos que la componen y de los grupos colgantes que pueda poseer. Objetivos Generales y Específicos El trabajo a realizar en el período correspondiente al subsidio solicitado, es la continuación de las investigaciones comenzadas en septiembre de 1995. Se avanzará en el entendimiento de los elastómeros que se están estudiando actualmente. El estudio abarca los elastómeros sin tratamientos térmicos y con tratamientos térmicos (vulcanizados).

Estudio de efectos moleculares en polímeros, copolímeros y oligómeros

El tema de investigación en desarrollo se enmarca en la Física del Estado Sólido, estudiando las propiedades estáticas y dinámicas en sólidos moleculares empleando las técnicas de Resonancia Magnética Nuclear (RMN), la Resonancia Cuadrupolar Nuclear (RMN) y del Calor Específico. El plan de trabajo contempla la formulación de los formalismos teóricos, pertinentes al tema de investigación, a los efectos de dar una explicación de los fenómenos físicos observados. La familia de polímeros estudiados la constituyen los polioligómeros; éstos están formados por cadenas de polímeros entrecruzadas por otros polímeros. Estos compuestos presentan una estructura "tipo caucho". Entre los fenómenos físicos de interés se encuentran los de tipo estático y los dinámicos. De los fenómenos estáticos nos interesa, en particular, dar una respuesta sobre los distintos polimorfismos y los distintos mecanismos de estructuración de agua. Del conjunto de fenómenos dinámicos nos interesan los movimientos de grupos moleculares, la propagación de movimientos reptantes de baja frecuencia, los puente hidrógeno, las transiciones de fase, etcétera. Los compuestos bajo estudio son los polioligómeros de sacarosa entrecruzada con 1-4bunedioldiglycidilether y puede estructurar agua como hidrogel hasta 30 veces su volumen. La primera etapa de este proyecto consistió en la caracterización del compuesto mediante RMN de 13C. Esto permite la identificación de los distintos grupos moleculares que lo componen y por lo tanto, determinar una relación cuantitativa de polímero y entrecruzante. A los efectos de estudiar los mecanismos de estructuración de agua, se realizará una hidratación progresiva del compuesto con agua pesada (2H2O) midiendo la RMN de deuterio (2H). Esto permite separar la señal proveniente de las moléculas de agua de los hidrógenos (1H) de las cadenas de polímeros. Los parámetros de la RMN a medir son forma de línea de resonancia del 2H, tiempo de relajación espín-espín (T2) y distintos experimentos con desacople 1H-2H, todos en función de la temperatura. Los efectos dinámicos se estudiarán principalmente mediante el comportamiento en función de la temperatura, de los tiempos de relajación. A saber, tiempo de relajación espín-red (T1) y tiempo de relajación en el sistema rotante (T1r). De estos estudios se podrá determinar el tipo de estructuración y grado de movilidad. También se prevé construir un nuevo cabezal de RMN para medir difución del agua.

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.

Polímeros a partir de fuentes renovables. Polymers from renewable resources.

Las poliolefinas (polietileno y polipropileno) y el poliestireno se obtienen por polimerización de monómeros derivados del petróleo. La utilización creciente del petróleo incrementa la emisión a la atmósfera de gases que provocan el recalentamiento global. Por otra parte, la escasez de reservas de petróleo provocó en los últimos años un incremento en el precio del crudo y en el de sus derivados. Por tal motivo, esto pone de manifiesto el interés actual por reemplazar al petróleo y al gas natural por materias primas renovables. El ácido poliláctico (APL) y el poli(3-hidroxibutirato) (PHB) son poliésteres de origen bacteriano que poseen propiedades termoplásticas y elastómeras similares a los plásticos derivados del petróleo, pero son biodegradables y se producen a partir de sustratos renovables. Sin embargo, su costo es aún demasiado elevado. Una de las estrategias utilizadas para abaratarlos es la utilización de sustratos de costo bajo o nulo (residuos agroindustriales y permeado de lactosuero). Por lo tanto, el principal objetivo de este proyecto es sintetizar plásticos biodegradables alternativos a los polímeros sintéticos ya existentes a partir de recursos renovables de bajo costo. En particular, se pretende utilizar permeado de lactosuero proveniente de distintas industrias de San Francisco y su zona. San Francisco se encuentra estratégicamente ubicada dentro de una de las principales cuencas lecheras de este país. Los trabajos a desarrollar serán teórico y experimentales, y se relacionan con la síntesis y caracterización de los productos y el modelado de dichos procesos. Desde el punto de vista experimental se pretende: a) sintetizar el bio-monómero (ácico láctico) y los polímeros (APL y PHB) ; b) caracterizar el bio-monómero y los polímeros mediante el empleo de técnicas volumétricas, espectroscópicas y cromatográficas; y c) medir propiedades finales (fundamentalmente mecánicas) y establecer las relaciones estructuras-propiedades. Desde el punto de vista teórico se modelarán los procesos de síntesis (bio-monómero) y polimerización. Los modelos se utilizarán para la predicción de características físicas y moleculares de los productos finales, para la simulación y la optimización de procesos, y para complementar técnicas de caracterización. Este proyecto se enmarca dentro de la Química Verde o Sustentable con lo cual se pretende incentivar el desarrollo de productos más saludables y químicamente adaptados al medio ambiente que reemplacen a los polímeros sintéticos existentes sin la pérdida de sus propiedades finales. De este modo, se espera que los resultados contribuyan al conocimiento científico y tecnológico y resulten de interés regional e internacional.

Determinación de antioxidantes fenólicos en diferentes muestras de aceites

El principal objetivo de este proyecto es consolidar una línea de investigación en el campo de la Química Analítica, área que por el momento está poco desarrollada en nuestro país y particularmente en la Universidad Nacional de Córdoba. Para ello se tiene previsto continuar con el estudio de inmovilización de reactivos de interés práctico para su uso en la modificación de electrodos con el fin de emplearlos como sensores electroquímicos. Se comenzará con el estudio de electrodos químicamente modificados con partículas de polímeros preparados a partir de una mezcla de prepolímero resol de fenol o fenoles sustituidos y formaldehído. Estos polímeros tienen una muy buena respuesta para la cuantificación de fenoles y compuestos etílicos en general, los que no sólo son contaminantes industriales muy importantes, sino que además están relacionados con la industria de la alimentación debido a que algunos compuestos de base fenólica se usan como antioxidantes. Se tiene previsto analizar la síntesis y caracterización de prepolímero, la preparación del electrodo de trabajo y la optimización del sistema en un sistema de flujo continuo. También se considerará la preparación de la muestra y la evaluación del método. Finalmente se compararán los resultados obtenidos con aquellos logrados mediante la técnica patrón que recomienda la Association of Official Analytical Chemist (AOAC). El estudio se llevará a cabo con el análisis del antioxidante 2,6-di-tert-butilo-4-cresol (BHT) en diferentes muestras de aceites vegetales e industriales. También se analizarán en muestras de agua de la ciudad de Córdoba y del río Suquía el contenido total de fenoles.

Peroxidasas vegetales y enzimas relacionadas: rol fisiológico. Su aplicación a la producción de reactivos

Las peroxidasas son enzimas ampliamente distribuidas en tejidos vegetales, en una variedad de formas moleculares múltiples cuyo modelo de distribución varía no sólo según el órgano o tejido aislado sino también su estadío de desarrollo y frente a todo tipo de cambio en el medio ambiente (físico, químico, biológico). Se han asignado a estas enzimas diferentes papeles metabólicos: a) participación en la regulación de los niveles endógenos de la hormona ácido indolacético, por su capacidad para actuar como AIA oxidasa, b) participación en las últimas etapas del proceso de lignificación, c) entrecruzamiento de polímeros de la pared celular, d) detexificación de radicales libres, etcétera. La existencia de un gran número de formas moleculares múltiples de esta enzima y su diferente localización a nivel subcelular, iónicamente unidas y covalentemente unidas a pared celular, ha llevado a la presunción de que no todas las isoformas llevarían a cabo estas funciones metabólicas sino que grupos de ellas o alguna en particular pueden actuar preferentemente en alguno de esos roles. (...) Existe evidencia que en la formación de radicales libres para la polimerización de monolignoles podría intervenir además otra enzima diferente: la lacasa. (...) Este proyecto es una continuación de otros de ejercicios anteriores y corresponde a tres líneas de trabajo. Los objetivos de dos de ellas buscan establecer a través de estudios comparativos de las propiedades bioquímicas e inmunológicas de isoperoxidasas de diversos tejidos vegetales y su localización a nivel celular, si es posible asignar un papel fisiológico a una isoforma de esta enzima o a un grupo de isoformas en particular. En uno de ellos se intenta, además, establecer la participación de las lacasas, en la lignificación. El objetivo de la tercera línea es de neto corte aplicado: se propone estudiar las condiciones óptimas de producción, extracción y purificación de peroxidasas para usar en la preparación de reactivos de análisis clínicos o bien obtener conjugados con anticuerpos aplicables a reacciones de enzimoinmunoanálisis que puedan ser aprovechados por la industria biotecnológica nacional.

Fotooxidaciones sensitizadas de compuestos orgánicos en solución y en medios micelares

El estudio pretende aunar objetivos relacionados con el avance del conocimiento científico con resultados de una transferencia inmediata. El área de interés está dada por las fotooxidaciones sensitizadas de diferentes compuestos de variada aplicación. Se estudian los aspectos cinéticos y mecanísticos del proceso oxidativo, mediado por oxígeno singlete molecular generado fotofísicamente por irradiación con luz visible sobre colorantes adecuados. Se trata en todos los casos de modelar las condiciones de polaridad de solvente, temperatura y concentración de los sustratos fotooxidables, de manera análoga al medioambiente natural en que se encuentran. Dichos sustratos pueden agruparse en cuatro familias: Grupo I a) Contaminantes ambientales derivados y precursores industriales de pesticidas. b) Hidrocarburos, derivados de petróleo, contaminantes de aguas marinas. Grupo II a) Aminoácidos, polipéptidos y proteínas. b) Antibióticos. Grupo III a) Aceites comestibles vegetales y de uso cosmético. Tema 4. Antioxidantes. Grupo IV a) Fotoprotectores para uso en alimentos. b) Fotoprotectores antioxidantes en polímeros sintéticos. Los resultados tienden a predecir, según los casos, las condiciones ideales para la degradación de un pesticida en la naturaleza o para la preservación ante la irradiación de un determinado material conteniendo un dado fotoprotector, para citar simplemente dos ejemplos representativos.

Síntesis y/o modificación de materiales poliméricos utilizando moléculas dendrímeras

Haciendo uso de la experiencia y conocimientos adquiridos en la síntesis de polímeros polifuncionales entrecruzados y su aplicación como soportes en diferentes técnicas cromatográficas, se propone una nueva etapa de investigación usando moléculas dendrímeras. Este tipo de moléculas, cuyas propiedades y ventajas ya son conocidas, serán estudiadas bajo tres aspectos diferentes: * Como macronómeros: se propone obtener dendrímeros de características hidróficas con grupos hidroxilos o carboxilos en su superficie, que permita realizar sobre ellos reacciones posteriores de entrecruzamiento o la unión de ligandos específicos. * Como agente entrecruzante: esta propuesta está basada en el hecho de que el uso de un dendrón como agente entrecruzante, cuya estructura es simétrica y conocida, impartirá al producto final un tamaño de poro regular y homogéneo, el cual podrá ser manejado cambiando el tipo de generacióon del dendron. * Modificación química de soportes comerciales: se continuará con la modificación química de soportes poliméricos con moléculas dendrímeras que contienen en su estructura un fragmento químico capaz de realizar "reconocimiento molecular", el cual fue iniciado en forma experimental en el año 1996.

Investigación básica y aplicada, y desarrollos empleando la Resonancia Magnética Nuclear

La Resonancia Magnética Nuclear (RMN) es una técnica experimental de gran utilidad y de amplia aplicación a un variado campo de investigación multidisciplinario. En particular la RMN en sólidos requiere de la disponibilidad de un complejo equipamiento que contempla sofisticados accesorios experimentales. Sin embargo, se compensa el gasto que involucra la compra de equipamiento con el amplio número de usuarios del mismo. Este PIT refleja la necesidad de un equipo permanente que tienen los distintos investigadores que forman parte de este proyecto. Las tareas de investigación se desarrollarán en el Laboratorio de Investigación y Servicios de Resonancia Magnética Nuclear (LANAIS de RMN) de la Facultad de Matemática, Astronomía y Física (FAMAF) de la UNC. La adquisición del equipamiento permanente solicitado es de fundamental importancia para la concreción de los planes de investigación como también a la formación de recursos humanos a nivel de doctorado en Física. El Objetivo General de este PIT es el de contribuir de una forma centralizada al mantenimiento del equipamiento con que cuenta este LANAIS de RMN, a incorporar mejoras que sean necesarias y a adquirir accesorios que incrementen sus posibilidades, que sean de uso y utilidad general a los proyectos antes mencionados y que permitan realizar nuevos experimentos, no factibles actualmente. El Objetivo Específico a lograr en estos tres años es el de incorporar y desarrollar la capacidad de realizar estudios de alta resolución de líquidos, debiéndose adquirir un cabezal de banda ancha que cubra el rango de frecuencias desde Ag-109 hasta P-31 (15-120 MHz), para portamuestras de 10 mm de diámetro y con capacidad para variar la temperatura alrededor de la temperatura ambiente. Este cabezal tiene uso inmediato en los siguientes proyectos: * Estudio de polimorfismos y estructuración del agua en polímeros. * Propiedades estructurales y dinámicas de organizaciones supramoleculares de interés biológico. * Estudios por Resonancia Magnética Nuclear. * Utilización de Resonancia Magnética Nuclear de sólidos en el campo farmacéutico.

Espectroscopía bidimensional posicional y dispersión en la relajación espín-red en sistemas parcialmente desordenados

Se utiliza la RCN de línea ancha y la RMN con ciclaje del campo magnético y se desarrollan técnicas de espectroscopía bidimensional e imágenes por RCN para estudiar el orden local y las fluctuaciones de orden (en el rango de los movimientos lentos y ultralentos) en sistemas parcialmente desordenados. Como ejemplo se estudian cristales líquidos, cristales plásticos, fases inconmensuradas, polímeros y gels. Objetivos generales y específicos: Resonancias cuadrupolar y magnética en sistemas parcialmente desordenados. Específicamente se pretende estudiar los espectros de resonancia generados por las diferentes estructuras que forman las moléculas en ejemplos, tales como: sistemas inconmensurados, cristales líquidos, cristales plásticos, vidrios orgánicos y polímeros, y su influencia en la dinámica molecular en la escala de tiempos de los movimientos lentos y ultralentos. Se intenta contribuir así al conocimiento básico de los efectos comunes de diferentes tipos de arreglos moleculares sobre la distribución de gradientes de campo eléctrico en el sitio que ocupa el núcleo resonante que se observa. La influencia de esos mismos ordenamientos sobre las fluctuaciones en el orden molecular, es también parte del mismo trabajo. La formación de recursos humanos en el nivel del doctorado y del pregrado en Física esta presente en cada tarea que se realiza. Técnicas bidimensionales en Resonancia Cuadripolar Nuclear: Imágenes en Sólidos y Espectroscopía de intercambio. El desarrollo de estas técnicas tiene los siguientes propósitos específicos: 1) Lograr técnicas de manejo de datos para la formación de imágenes por RCN en el sistema rotante (rNQRI), para aplicarlas en: a) obtener distribución de temperatura, tensiones internas y esfuerzos externos en sólidos opacos; b) obtener imágenes superficiales de alta resolución; c) estudio de propiedades mecánicas microscópicas, particularmente en polímeros; d) desarrollar imágenes que resuelvan la orientación relativa de pequeños cristales en objetos policristalinos. 2) Aplicar la espectroscopía bidimensional por RCN a sistemas parcialmente desordenados, en particular cristales plásticos, para estudiar fluctuaciones de orden.

Síntesis y aplicación de Hidrogeles

La síntesis y estudios de hidrogeles está siendo muy desarrollada desde que se conoce su potencial aplicación como carriers para medicamentos, membranas hidrofílicas para separación, en agricultura, para usarse como complemento de suelos áridos por su capacidad de retener agua y en liberación controlada de herbicidas, fertilizantes, abonos, etc. Para su obtención, se suelen usar reacciones de copolimerización a radicales libres entre monómeros hidrofílicos y agentes entrecruzantes, variando proporciones relativas de cada compuesto y demás condiciones experimentales (temperatura, tiempo, agente porógeno, etc.). Así, se pueden lograr productos con propiedades mecánicas y de difusión distintas, como por ejemplo, polímeros con fuerza y elongación, o rigidez y resistencia y que sean capaces de absorber su propio peso de agua. En base a la experiencia adquirida en nuestro grupo de trabajo en síntesis de geles que forman soportes poliméricos con propiedades concretas de aplicación en el área de afinidad cromatográfica y, conociendo algunas variables (ciclización por reacciones intramoleculares, problemas de impedimento esterico) que afectan la obtención de buenos rendimientos de productos reticulados y las propiedades finales de los productos, proponemos realizar síntesis de hidrogeles que pueden ser usados como matriz polimérica en aplicaciones específicas. Para ello, como objetivo general se plantea: * Realizar el estudio de las variables que afectan los procesos de gelación y la influencia que tienen los mismos sobre las propiedades de los productos. Como objetivo específico se plantea: * Llevar a cabo la obtención de geles hidrofílicos realizando estudios de copolimerización radicalaría de comonomeros como acrilamida (AAm), ácido acrílico (AAm), hidroxietilmetacrilato (HEMA) y agentes entrecruzantes como etilenglicoldimetacrilato (EGDM). Así, una vez conocidas las condiciones óptimas y la metodología apropiada para los procesos de gelación, se comenzará con los estudios para la obtención de hidrogeles a partir de nuevos monómeros polifuncionales sintetizados en nuestros laboratorios o a partir de monómeros tradicionales modificados químicamente.

Fluctuaciones de orden local en sistemas moleculares

Existe actualmente un interés muy difundido por los fluidos anisotrópicos (cristales líquidos, polímeros) debido a la gran cantidad de aplicaciones que se pueden realizar con ellos (por ejemplo en la fabricación de displays, en medicina, biología, etc.). Su estudio también planea interesantes problemas desde un punto de vista de la física fundamental. Sin embargo, a pesar de esto es muy poco lo que se conoce acerca de la dinámica molecular, y el problema está abierto. Las técnicas más apropiadas en este campo son el estudio de las propiedades dieléctricas y la RMN (relajación spin-red). En esta última, hay una gran actividad en el campo experimental con el desarrollo de numerosas técnicas nuevas. Sin embargo, desde el punto de vista de la teoría de la relajación se continúa utilizando aproximaciones semiclásicas. Entonces, es necesario revisar las hipótesis fundamentales de la teoría de la RMN con el fin de extender su campo de aplicación a problemas complejos como los que plantean los fluidos anistrópicos. El propósito general de esta línea de trabajo es el de extender la teoría semiclásica de relajación nuclear en RMN para incluir la naturaleza cuántica del fenómeno. Al cabo de esta investigación se espera poder describir la relajación del orden dipolar en mesofaces ordenadas como los cristales líquidos, ferrofluídos, etc. (...) Al cabo de este período se espera avanzar en las siguientes tareas: 1. Contar con una ecuación maestra para la matriz densidad de spin lo suficientemente general para incluir los efectos mencionados, pero que a la vez permita la comparación con los resultados experimentales. Dejando de lado las suposiciones clásicas de alta temperatura y orden débil, y en el marco de la suposición de temperatura de spin, se estudiará una expansión de la ecuación maestra en inversas de las temperaturas de la red y de spin. Conservando términos de orden mayor que lineal (aproximación clásica) e introduciendo las interacciones spin-spin durante el tiempo de correlación de la red (memoria microscópica) se analizará la dependencia con la frecuencia de Larmor de T1D y T1Z. Las interacciones spin-spin se introducirán mediante un método perturbativo de operadores. 2. Comprender la razón física de la diferencia de comportamiento con la frecuencia de Larmor de los parámetros T1D y T1Z. 3. Generalizar el análisis para aplicarlo al tiempo de relajación spin-red en el sistema rotante T1r.

Electroquímica de sustancias orgánicas, mecanismos y electrosíntesis: Producción y aplicación de electrodos modificados

En este trabajo se trata de elucidar los procesos de oxidación-reducción electroquímica de compuestos orgánico aromáticos. Interesan los productos de reacción y el manejo de las variables externas para lograr la optimización de los que sean de interés. Estos estudios se realizan en medios homogéneos y además en medios bifásicos. Así se estudian procesos de electrodos con sustancias orgánicas en sistemas bifásicos líquido-líquido. Interesan conocer los mecanismos de fotoelectroquímica de moléculas biomiméticas tales como carotenos y porfirinas, principalmente en lo referente a la producción de fotocorriente. También se estudian procesos relacionados a la preparación y obtención de electrodos modificados por sustancias orgánicas poliméricas y electrodos sensores como los de metal-óxido y polímero orgánico-metal polidisperso. Objetivos generales y específicos: Los estudios electroquímicos con sustancias orgánicas comprenden una amplia gama de posibilidades. En este proyecto se estudian procesos de electrodo de diversas sustancias orgánicas donde se trata de dilucidar los mecanismos de los procesos redox en general. En lo particular se estudia el comportamiento electroquímico y fotoelectroquímico de sustancias biomiméticas como son los compuestos carotenoides y porfirinas. Interesa fundamentalmente la producción de fotocorriente obtenidas a través de la fotoexcitación. Se propone analizar la sensibilización de semiconductores (SnO2) por medio de moléculas biomiméticas. Estas últimas actúan como aceptor primario de energía radiante y transfieren un hueco o un electrón desde el estado excitado a las bandas de energía del semiconductor base. También se estudian procesos relacionados con la preparación y obtención de electrodos modificados por sustancias orgánicas poliméricas. En este laboratorio ya se han obtenido varios tipos de polímeros y en este proyecto se propone someterlos a condiciones extremas de potencial y a medios agresivos a fin de determinar este tipo de propiedades. Una de las aplicaciones inmediatas de estos electrodos es utilizarlos como sensores electroquímicos para diversas sustancias orgánicas. Por otro lado se estudian procesos electroquímicos en interfaces líquido/ líquido, pseudofaces (micelas) además de medios homogéneos. Como reacción modelo se utiliza nitración de naftaleno.

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.