Inducción sistémica de la biosintesis de metabolitos secundarios en plantas aromáticas mediada por rizobacterias

El uso de microorganismos como inoculantes para incrementar la disponibilidad y toma de nutrientes por parte de los cultivos, es una nueva tecnología que ha dado buenos resultados, observándose un incremento en la emergencia, vigor, mayor desarrollo en la parte aérea y de raíces, registrándose aumentos considerables de los rendimientos en cultivos de interés comercial. Esto es debido a que los microorganismos PGPR (Plant Growth promoting rhizobacteria) sintetizan ciertas sustancias reguladoras del crecimiento como giberelinas, citoquininas y auxinas; las cuales estimulan la densidad y longitud de los pelos radicales, aumentando así la cantidad y longitud de las raíces de los vegetales. Así, se incrementa la capacidad de absorción de agua y nutrientes, haciendo que las plantas sean más vigorosas, productivas y tolerantes a condiciones climáticas adversas, como sequías o heladas. Otro factor benéfico es que ciertos microorganismos solubilizan nutrientes poco móviles en el suelo como el caso del fósforo, segundo nutriente, después del nitrógeno en importancia para el crecimiento de los cultivos. Estos microorganismos también tienen una función muy importante en el control natural de agentes patógenos, a través de la inducción del sistema de defensa en las plantas, aumentando su resistencia a enfermedades, a través de la producción de compuestos bacterianos como antibióticos y sideróforos. Los variados mecanismos mediante los cuales la acción PGPR se lleva a cabo no son plenamente conocidos y, por lo tanto, es necesario determinar con precisión su efecto particular en la biología de la planta beneficiada. Las plantas aromáticas y medicinales inoculadas con microorganismos (rizobacterias) registran un incremento en varios parámetros de crecimiento vegetal (peso fresco parte aérea, peso seco de raíz, número de hojas, etc) y en el rendimiento de aceite esencial (AE). El aumento de la síntesis, y la variación de los porcentajes relativos de los componentes principales de AE en plantas aromáticas, como efecto de la inoculación, podría considerarse como una respuesta defensiva de la planta frente a la colonización de microorganismos dado que varios AE poseen propiedades antimicrobianas. El incremento de estos metabolitos también se ha registrado como respuesta frente a la herbivoría. En el presente proyecto se propone dilucidar la existencia de una relación entre las defensas inducidas por rizobacterias con la producción de metabolitos secundarios en plantas aromaticas y medicinales.

Ciclo de capacitación sobre el monitoreo hormonal no invasivo como herramienta para evaluar procesos reproductivos y respuestas de estrés en fauna silvestre.

Los objetivos del Jardín Zoológico de Córdoba son, (en correlación a lo planteado en la Estrategia Global para la Conservación en los Zoológicos modernos, 1993): la educación de sus visitantes, la investigación de aspectos relacionados con la fauna y flora autóctona y la conservación de la naturaleza y sus recursos y finalmente la recreación de quienes vienen a este lugar. En la actualidad, existen programas y campañas enfocadas a educar a los visitantes sobre el respeto y protección del ambiente, como así también equipos multidisciplinarios encargados de cuidar la salud, nutrición y reproducción de las especies dentro del Zoológico. Esto último se logra gracias a programas de investigación que se realizan en conjunto con otras instituciones, contribuyendo directamente a incrementar el conocimiento. Dentro de estos programas de investigación se destaca el monitoreo hormonal no invasivo en fauna silvestre, considerado como una herramienta precisa para evaluar la respuesta de estrés en fauna en condiciones tanto in situ como ex situ. El análisis hormonal de metabolitos esteroideos para evaluar la función reproductiva y las respuestas de estrés en aves y en mamíferos está convirtiéndose en una estrategia común en el campo de la zoología. Los avances científicos en la temática aportan información relevante para las ciencias del comportamiento, de la fisiología reproductiva y del estrés, cuyos datos analizados son útiles para la toma de decisiones de manejo de animales en condiciones in situ como ex situ. En Córdoba, Argentina, a través de un proyecto de monitoreo hormonal no invasivo en fauna silvestre, se formalizó durante el 2011 por primera vez un convenio marco (expediente aprobado 1739/11-CONICET central) entre el Jardín Zoológico de Córdoba y el CONICET, que tiene por objeto establecer vínculos de cooperación científica y tecnológica durante 5 años. Hasta el momento se realizaron diferentes investigaciones científicas conjuntamente a la formación de recursos humanos a nivel de grado y posgrado, cuyos productos puedan constituir una base de datos para mejorar el diagnostico y el manejo de fauna silvestre. En 2011, se determinaron los efectos del enriquecimiento ambiental con énfasis en la modificación de la dieta sobre la actividad adrenocortical y el comportamiento de osos meleros (Tamandua tetradactyla); en el 2012, se comenzó con la validación del monitoreo hormonal no invasivo de respuestas de estrés de la mara (Dolichotis patagonum); y en el 2013 se está trabajando en la evaluación de la respuesta de estrés al transporte en el manejo de osos hormigueros (Myrmecophaga tridactyla) durante la reintroducción a su ambiente natural. Estas tareas se realizan en colaboración con especialistas de la UNC-CONICET, de la Universidad de Medicina Veterinaria (Viena, Austria) y del Instituto de Biología de la Conservación del Smithsonian (Front Royal, Estados Unidos). Dada la larga trayectoria de trabajo en conjunto mencionada, es que surge la inquietud de concretar de manera formal, práctica y colaborativa la difusión de los resultados obtenidos. De esta forma, se elabora el presente proyecto de transferencia establecido en conjunto con el IIByT /CONICET-UNC (personal del Instituto de Ciencia y Tecnología de los alimentos); que pretende no sólo llegar a otros científicos, zoólogos e interesados en el monitoreo hormonal no invasivo, sino tambien al personal del Zoológico. Esto incluye a cuidadores, veterinarios y biólogos, con el fin de informar y fomentar el bienestar animal y estandarizar protocolos de trabajos para la aplicación del monitoreo hormonal no invasivo.

Desarrollo de sistemas nano/micro-particulados con aplicación en la fotodegradación selectiva de contaminantes orgánicos en solución

IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA DE ESTUDIO. Las sustancias orgánicas solubles en agua no biodegradables tales como ciertos herbicidas, colorantes industriales y metabolitos de fármacos de uso masivo son una de las principales fuentes de contaminación en aguas subterráneas de zonas agrícolas y en efluentes industriales y domésticos. Las reacciones fotocatalizadas por irradiación UV-visible y sensitizadores orgánicos e inorgánicos son uno de los métodos más económicos y convenientes para la descomposición de contaminantes en subproductos inocuos y/o biodegradables. En muchas aplicaciones es deseable un alto grado de especificidad, efectividad y velocidad de degradación de un dado agente contaminante que se encuentra presente en una mezcla compleja de sustancias orgánicas en solución. En particular son altamente deseables sistemas nano/micro -particulados que formen suspensiones acuosas estables debido a que estas permiten una fácil aplicación y una eficaz acción descontaminante en grandes volúmenes de fluidos. HIPÓTESIS Y PLANTEO DE LOS OBJETIVOS. El objetivo general de este proyecto es desarrollar sistemas nano/micro particulados formados por polímeros de impresión molecular (PIMs) y foto-sensibilizadores (FS). Un PIMs es un polímero especialmente sintetizado para que sea capaz de reconocer específicamente un analito (molécula plantilla) determinado. La actividad de unión específica de los PIMs en conjunto con la capacidad fotocatalizadora de los sensibilizadores pueden ser usadas para lograr la fotodescomposición específica de moléculas “plantilla” (en este caso un dado contaminante) en soluciones conteniendo mezclas complejas de sustancias orgánicas. MATERIALES Y MÉTODOS A UTILIZAR. Se utilizaran técnicas de polimerización en mini-emulsión para sintetizar los sistemas nano/micro PIM-FS para buscar la degradación de ciertos compuestos de interés. Para caracterizar eficiencias, mecanismos y especificidad de foto-degradación en dichos sistemas se utilizan diversas técnicas espectroscópicas (estacionarias y resueltas en el tiempo) y de cromatografía (HPLC y GC). Así mismo, para medir directamente distribuciones de afinidades de unión y eficiencia de foto-degradación se utilizaran técnicas de fluorescencia de molécula/partícula individual. Estas determinaciones permitirán obtener resultados importantes al momento de analizar los factores que afectan la eficiencia de foto-degradación (nano/micro escala), tales como cantidad y ubicación de foto- sensibilizadores en las matrices poliméricas y eficiencia de unión de la plantilla y los productos de degradación al PIM. RESULTADOS ESPERADOS. Los estudios propuestos apuntan a un mejor entendimiento de procesos foto-iniciados en entornos nano/micro-particulados para aplicar dichos conocimientos al diseño de sistemas optimizados para la foto-destrucción selectiva de contaminantes acuosos de relevancia social; tales como herbicidas, residuos industriales, metabolitos de fármacos de uso masivo, etc. IMPORTANCIA DEL PROYECTO. Los sistemas nano/micro-particulados PIM-FS que se propone desarrollar en este proyecto se presentan como candidatos ideales para tratamientos específicos de efluentes industriales y domésticos en los cuales se desea lograr la degradación selectiva de compuestos orgánicos. Los conocimientos adquiridos serán indispensables para construir una plataforma versátil de sistemas foto-catalíticos específicos para la degradación de diversos contaminantes orgánicos de interés social. En lo referente a la formación de recursos humanos, el proyecto propuesto contribuirá en forma directa a la formación de 3 estudiantes de postgrado y 2 estudiantes de grado. En las capacidades institucionales se contribuirá al acondicionamiento del Laboratorio para Microscopía Óptica Avanzada (LMOA) en el Dpto. de Química de la UNRC y al montaje de un sistema de microscopio de fluorescencia que permitirá la aplicación de técnicas avanzadas de espectroscopia de fluorescencia de molecula individual.

Electroquímica de sustancias de interés en los sistemas agroalimentario y de sanidad animal. Desarrollo de biosensores electroquímicos. Aplicaciones analíticas.

Se estudiarán los mecanismos de reacción electroquímica de las micotoxinas (metabolitos tóxicos generados por hongos) citrinina (CIT), patulina (PAT) y moniliformina (MON), de los antioxidantes naturales alfa, beta, gama y delta tocoferoles, de los flavonoides fisetina (FIS), morina (MOR), luteolina (LUT), rutina (RUT), buteina (BUT), naringenina (NAR) y miricetina (MIR) y de las hormonas esteroides estradiol (EDIOL), estrona (EONA) y estriol (ETRIOL). Por otra parte, se implementarán técnicas electroanalíticas para la detección y cuantificación de estos sustratos en muestras de matrices naturales que los contengan. Se realizará el diseño y caracterización de biosensores enzimáticos a partir de peroxidasas y/o fosfatasa alcalina para la determinación de la micotoxina CIT y de los flavonoides y, por otro, de inmunosensores para las micotoxinas ocratoxina A (OTA) y PAT y hormonas. Para el anclaje de enzimas y/o anticuerpos, se estudiarán las propiedades de electrodos modificados por monocapas autoensambladas, nanotubos de carbono y partículas magnéticas. Se usarán las técnicas de voltamperometría cíclica, de onda cuadrada y de redisolución con acumulación adsortiva, espectroscopías de impedancia electroquímica, electrólisis a potencial controlado, uv-vis e IR, microbalanza de cristal de cuarzo y microscopías de alta resolución (SEM, TEM, AFM). La importancia de este proyecto apunta a la obtención de nuevos datos electroquímicos de los sustratos indicados y conocimientos relacionados con la aplicación de electrodos modificados en la preparación de biosensores y en el desarrollo de técnicas alternativas para la determinación de los analitos mencionados precedentemente.

Evaluación de los mecanismos farmacológicos relacionados a la actividad antitumoral y antibacteriana de compuestos aislados a partir de plantas del centro de Argentina

El uso de plantas para tratar diferentes patologías es tan ancestral como la humanidad misma, constituyendo estas una destacada fuente de drogas terapéuticas. Actualmente, se estima que un 25 % del total de las drogas utilizadas en la clínica corresponden a principios activos aislados de plantas superiores y a drogas semi-sintéticas obtenidas a partir de estos precursores naturales. Sin embargo, a pesar de contar con este importante número de estas entidades farmacológicas, al cual se le suma una abundante cantidad de moléculas sintéticas, aún no se dispone de suficientes fármacos que satisfagan simultáneamente las actuales demandas de la terapéutica relacionadas a efectividad, selectividad y mínimo impacto en el desarrollo de resistencia. Esta ausencia se torna crítica en patologías tales como el cáncer o las infecciones bacterianas en donde el fenómeno de resistencia a la acción del medicamento es frecuente, constituyendo la principal causa de fallas en los tratamientos. Esto ha llevado a los investigadores a recurrir nuevamente al estudio de la extensa cantidad de metabolitos presentes en las plantas que aún restan evaluar, muchos de los cuales exhibirían estructuras desconocidas o novedosos mecanismos de acción. En este contexto, el objetivo general del proyecto es estudiar los mecanismos farmacológicos relacionados a la actividad antitumoral o antibacteriana de metabolitos obtenidos en nuestro laboratorio a partir de plantas pertenecientes a la flora nativa, adventicia y naturalizada de la región central de Argentina con el fin de contar con la información necesaria para su posicionamiento como fármacos. En particular, los trabajos apuntarán a determinar el efecto regulador sobre moléculas constitutivas de las células tumorales a través del cual, dos compuestos previamente identificados en nuestro laboratorio como citotóxico o como inhibidor de la expulsión de quimioterápicos mediado por la bomba de resistencia a multidrogas (MDR) P-glicoproteína (P-gp), ejercen su acción. Por otro lado se propone la obtención de nuevas sustancias con propiedades antibacterianas con especial atención a las moléculas y procesos involucrados en dicha acción. Es importante subrayar, que las sustancias encontradas podrán surgir en el futuro como drogas alternativas per se o como líderes para la síntesis o semi-síntesis de análogos a los fines de ser utilizadas en los tratamientos clínicos o veterinarios. Estos tópicos son de alta prioridad en el campo de la investigación, dada la urgente necesidad de nuevos fármacos selectivos dirigidos contra la célula cancerosa o bacteria patógena.