Producción de ácido Itacónico por Aspergillus terreus y de Ácido Hialurónico por Streptococcus equi subsp. equi en Biorreactores de Tanque Agitado. Production of Itaconic Acid by Aspergillus terreus and of Hyaluronic Acid by Sreptococcus equi subsp. equi in Stirred Tank Bioreactors.

El proyecto aborda el problema general de establecer una metodología para el cambio de escala de la producción de metabolitos en biorreactores de tanque agitado.En el desarrollo de procesos de producción de metabolitos a partir de microorganismos, el cambio de escala es particularmente complejo, dado que los microorganismos experimentan un continuo cambio en sus rutas metabólicas durante el período de producción. Esto hace que en el proceso del cambio de escala, las mayores dificultades se encuentren en el desarrollo del inóculo y problemas ocasionados por modificaciones en las características de transferencia de calor, masa y momento.Dentro de este contexto general se definen dos objetivos específicos. Estos son: el estudio de la producción de ácido itacónico por Aspergillus terreus y el de la producción de ácido hialurónico por Streptococcus equi. subsp. equi, con la finalidad de desarrollar una metodología de trabajo experimental y teórica que permita sistematizar el estudio del factibilidad técnico-económica de plantas de producción, vinculando la investigación del procesos a escala de laboratorio con la producción a mayor escala.La hipótesis de trabajo es que el estudio de la producción de Aspergillus terreus y de Streptococcus equi en un biorreactor de tanque agitado a escala de laboratorio permitirá establecer los parámetros que contribuirán a realizar el cambio de escala de su producción y esto será verificado experimentalmente.Los trabajos se realizarán utilizando un biorreactor a escala de laboratorio especialmente diseñado para este tipo de trabajo. Los resultados experimentales se interpretarán con técnicas estadísticas y matemáticas de diferente complejidad a efectos de establecer los criterios de cambio de escala y luego se realizarán experiencias en un biorreactor piloto con el objeto de verificar la metodología seleccionada.El desarrollo del proyecto permitirá:1.- obtener información técnica útil sobre la producción de ácido itacónico, el que tiene importantes aplicaciones en la industria del plástico. La producción por medio del Aspergillus terreus MJL05 se realizará utilizando glicerol como fuente de carbono, el que constituye el principal subproducto en los procesos de manufactura de biodiesel. De este modo se podrá analizar la factibilidad técnica de una ruta alternativa para emplear este subproducto.2.- obtener información técnica útil sobre la producción de ácido hialurónico, biopolímero de alto valor agregado con importantes aplicaciones en medicina, y contribuir así a realizar el cambio de escala de su producción.

Desarrollo de Sistemas Innovadores de Transporte y Liberación Destinados a la Optimización de la Actividad Terapéutica de Fármacos

Existen numerosos fármacos con atributos terapéuticos relevantes que presentan propiedades físicoquímicas o biológicas desfavorables, las que comprometen su eficacia o seguridad y en consecuencia requieren nuevas estrategias de formulación para superar tales deficiencias. Debido a lo expuesto, el objetivo general de este proyecto es diseñar, desarrollar y evaluar nuevos sistemas de transporte y liberación de fármacos que presentan baja biodisponibilidad cuando son administrados por vía oral, 4 debido a su escasa solubilidad y/o permeación a través del epitelio gastrointestinal. Como objetivos específicos se proponen: - Obtención de nuevos sistemas portadores que incidan sobre la efectividad del proceso de absorción de fármacos modelos, facilitando su disolución y/o permeación en el tracto gastrointesinal. - Evaluación de la eficacia de los sistemas obtenidos, en el transporte y pasaje de los fármacos a través de las mucosas del tracto gastrointestinal, mediante metodologías in situ e in vitro, que contribuyan a la determinación de los parámetros biofarmacéuticos de relevancia. La metodología de trabajo propuesta contempla la formación de complejos ternarios utilizando ciclodextrinas (ß-ciclodextrina, hidroxipropil-ß-ciclodextrina y metil- ß-ciclodextrina) y etanolaminas, aminoácidos o meglumina; la incorporación en microemulsiones de los complejos con ciclodextrina obtenidos; así como la obtención de pellets por extrusión-esferonización. Para los estudios biofarmacéuticos, de los principios activos en los sistemas de transporte y liberación desarrollados, se diseñarán estudios de permeación, in situ, a través del método de perfusión de paso simple en ratas e in vitro, utilizando membranas artificiales y cultivos de células Caco-2. Se desarrollarán y validarán procedimientos analíticos adecuado para las determinaciones de los fármacos en todos los estudios implementados.

ESTRATEGIA QUÍMICA Y FARMACOLÓGICA PARA LA BÚSQUEDA DE PRODUCTOS BIOACTIVOS DE PLANTAS AUTÓCTONAS Y MEDICINALES

A partir de especies autóctonas bioactivas, se pretende obtener metabolitos químicos con potenciales actividades biológicas. Esta metodología de trabajo es válida para el descubrimiento de nuevas drogas de origen natural y que podrían ser de aplicación en diversas áreas de la farmacología experimental. Dentro de los diferentes metabolitos químicos que produce el reino vegetal, tanto la familia de flavonoides como la de alcaloides, presentan importantes características farmacológicas, haciéndolos interesantes para su estudio. El presente proyecto contempla la búsqueda de principios activos de origen natural orientados a su evaluación con potenciales aplicaciones terapéuticas: A) Drogas con actividad inhibidora de Acetilcolinesterasa (AcHE) Se evaluará el contenido químico en alcaloides de Lycopodium de especies sudamericanas de Huperzia:Huperzia quadrifariata, Huperzia reflexa y Huperzia acerosa, estudiando sus propiedades como agentes con actividad anticolinesterasa y su relación sobre la memoria y el aprendizaje. B) Drogas con actividad inhibidora sobre sistemas enzimáticos relacionados a eventos inflamatorios: La óxido nítrico sintasa inducilbe (iNOS) es la enzima responsable de la sobreproducción patológica del óxido nítirico (NO), un mediador citotóxico en procesos inflamatorios. Así, evaluaremos si flavonoides obtenidos de Dalea elegans, Dalea boliviana y Prosopis strombulifera, podrían tener algún efecto inhibitorio tanto sobre la producción de NO, como en la expresión de la iNOS, utilizando línea celular derivada de macrófago: J774. C) Drogas con actividad inhibidora de la enzima tirosinasa Tirosinasa es la enzima encargada de la formación de melanina y su inhibición, permitiría la obtención de nuevos agentes terapéuticos y cosméticos que serían útiles para tratar trastornos de hiperpigmentación. De este modo, se estudiará la actividad de flavonoides prenilados obtenidos de especies de Dalea (Dalea elegans y Dalea boliivana) sobre la inhibición de tirosinasa de hongos "in vitro". De este modo, el presente plan de trabajo tiene como propósito el estudio de flavonoides y alcaloides, obtenidos de especies sudamericanas, no solo en su aspecto químico sino también su aplicación en estudios biológicos que permitan asignar actividades, evaluando potenciales efectos farmacológicos y sus posibles mecanismos de acción.

Estudios experimentales y teóricos de materiales y su optimización para uso como electrodos de baterías de ión-litio.

El presente proyecto se enmarca en el contexto del desarrollo de vectores de energía, particularmente aquellos destinados a almacenar la energía captada desde fuentes alternativas y sustentables, como son las energías eólica y solar, entre otras. Uno de los vectores de energía actualmente más importante lo constituyen las baterías de ión-Litio, las que por sus características de pequeño tamaño, alta densidad de energía y potencia, y larga ciclabilidad, son ampliamente utilizadas para alimentar todos los dispositivos electrónicos de pequeño tamaño (teléfonos móviles, notebooks, etc.). Este tipo de batería es, hasta el momento, la única que puede satisfacer la demanda de voltaje e intensidad de corriente, junto con bajo peso y volumen, del motor de un vehículo eléctrico, por lo que se espera un gran crecimiento de su demanda cuando comience la consolidación del mercado de este tipo de vehículos. Sin embargo, esto sólo será posible con importantes mejoras en los materiales activos que componen ambos electrodos, ánodo y cátodo, y/o con el desarrollo de nuevos materiales activos, que incrementen aun más la densidad de energía almacenada en dichas batería. En la Universidad Nacional de Córdoba hemos constituido un grupo de trabajo abocado a la investigación y desarrollo de materiales activos para ser utilizados como electrodos en este tipo de baterías, un área de investigación que concentra cada vez más la atención de científicos y tecnólogos en todo el mundo, particularmente, de países líderes del sector de electrónica y automotriz. Entre los objetivos del proyecto se pueden mencionar la intención de desarrollar capacidades científicas y técnicas en aspectos de investigación básica y tecnológica de sistemas electroquímicos de almacenamiento de energía, mediante la instalación de un laboratorio de síntesis, caracterización, investigación y ensayo de materiales activos para electrodos de baterías de ión-Litio. Específicamente, se llevará adelante la preparación y estudio electroquímico de materiales de ánodo en base a diferentes tipos de carbonos, de diferentes compuestos de titanatos de metales alcalinos, y de materiales de cátodo en base a diferentes tipos de compuestos de espinelas de fosfato de M-Litio, donde M puede ser Fe, Mn, Ni, Co o mezclas, y el ensayo posterior de celdas prototipo. La metodología de trabajo a aplicar es la del estado-del-arte a nivel mundial, que consiste en las etapas de síntesis, caracterización y estudio de funcionamiento de diferentes tipos de materiales activos para electrodos (ánodo o cátodo) de baterías de ión-Litio. Los procesos de síntesis comprenderán métodos por vía seca desde precursores adecuados (tratamientos térmicos) o por vía húmeda (hidrotermal, sol-gel). La caracterización física, química, estructural y morfológica abarcará la aplicación de técnicas de análisis de área específica y porosidad por método BET, microscopías SEM y TEM, análisis químico EDX, difracción de rayos X, espectroscopías XPS y Raman, y RMN, entre otras. Los estudios electroquímicos se llevarán a cabo utilizando técnicas potenciodinámicas, de multipulsos de potencial, galvanostáticas a diferentes densidades de corriente, espectroscopía de impedancia electroquímica y de ciclados de carga/descarga. Con la ejecución del proyecto se espera obtener materiales activos para electrodos de baterías de ión-Litio que cumplan con características tales como: alta capacidad de carga, adecuada densidad de potencia, alto grado de ciclabilidad, alto grado de seguridad, alta resistencia al envejecimiento, tanto estático como dinámico, y bajo costo del material. Teniendo en cuenta la inminente crisis en la producción mundial de combustibles fósiles líquidos, la necesidad de mudar la tecnología de vehículos actuales a la de vehículos eléctricos, y la disponibilidad nacional de recursos minerales de litio, la importancia del proyecto es directa para avanzar hacia un desarrollo tecnológico regional propio e independiente.

Elaboración de una metodología que permita la obtención de un sustrato de uso ornamental en las condiciones de la provincia de Córdoba

La realidad de los sistemas productivos de plantas ornamentales en maceta la provincia de Cordoba, nos da serios indicios de que el sustrato utilizado en los envasesdonde se desarrollan las plantas es uno de los principales limitantes de la actividad. Hoy el sistema productivo no es sustentable, dependiendo de un insumo de alto costo economico para el cultivo y alto costo ambiental para toda la sociedad. Se usa mantillo de monte serrano y Tierra negra zarandeada, extraídas de actividades mineras no reguladas. Esta informalidad lleva a una escasez cada vez mayor del insumo y a la imposibilidad de mantener calidad, es decir un insumo fundamental es cada vez mas caro , sin garantia de calidad. A esto se le suma que, los lugares donde se extrae, como por ejemplo las Sierras de nuestra Provincia, son de origen calcareo, este material tiene pH muy superiores a los recomendados para el cultivo de plantas ornamentales. El presente proyecto tiene por objetivo encontrar, mediante distintos ensayos, una metodología de disminución de pH aplicable a los sistemas productivos de Córdoba, que por su bajo costo y facilidad de aplicación( como es el caso del azufre micronizado) pueda adaptarse por parte de los productores sin dificultad. Esta corrección llevaría a un mejor aprovechamiento del sustrato base usado, mediante la disponibilidad de nutrientes que hoy se encuentran inmovilizados. Esto nos abre la posibilidad de trabajar sobre la composición del sustrato en el envase, probando distintos sustitutos, inertes o no, que otorgen mejores condiciones físicas al contenido del envase. Con una mejor estructura y disponibilidad de nutrientes en la maceta, mejorará la nutrición de la planta y por consiguiente su sanidad, su velocidad de crecimiento y la calidad de producto terminado. Se realizaran ensayos de acidificación mediante azufre micronizado, monitoreando tiempos de acción, dosificación y modificación de pH con sustratos base promedio usado por los productores y con sustratos formulados en base a sustitutos alternativos de facíl accesibilidad y bajo costo ( se intenta incluir como componente de sustrato a los residuos agropecuarios debidamente acondicionados) según la posibilidad de los distintos productores de acceso a los mismos.