Mineralización de sales de amonio cuaternario sintéticas

Mediante el abordaje experimental microbiológico, bioquímico y molecular, se pretende conocer la vía catabólica involucrada en la degradación de compuestos de amonio cuaternario sintéticos y lograr la selección de microorganismos eficientes en la mineralización de estos compuestos. A partir de muestras de agua (piletas de decontaminación, desagües industriales), se seleccionarán e identificarán los microorganismos capaces de utilizar estos compuestos como fuente de carbono y nitrógeno. A través del análisis de los metabolitos intermedios, se tendrá una aproximación de la vía metabólica implicada en el proceso. La misma se confirmará por experimentos respirométricos y ensayos enzimáticos. Se pretende establecer cuál es la relación entre el metabolismo de estas sales sintéticas y el de otros compuestos de amonio cuaternario naturales, tales como colina, betaína y carnitina. Se determinará si cepas de colección que metabolizan colina y carnitina son capaces de adaptarse y utilizar las sales sintéticas y cual es la relación entre los caminos metabólicos. Se obtendrán mutantes de las cepas eficientes en la mineralización con fenotipos característicos relacionados con los puntos anteriores. Ello permitirá la proyección para estudios posteriores de identificación, clonado y secuenciación de genes relacionados al proceso.

Diseño y Desarrollo de Nuevas Entidades Químicas de Interés Farmacéutico. Design and Development of New Chemical Entities of Pharmaceutical Interest.

Este proyecto de investigación se basa fundamentalmente en diversas actividades concernientes a la investigación y desarrollo de nuevos fármacos. Estos estudios se llevan a cabo sobre nuevos derivados de las siguientes drogas líderes utilizadas en el tratamiento del SIDA: zidovudina (AZT), lamivudina (3TC), didanosina (ddI) y un tipo particular de Inhibidores No Nucleosídicos de la Transcriptasa Reversa (INNTR) conocidos como "diarilpirimidinas" (DAPYs). Se plantean para el presente proyecto los siguientes objetivos específicos:1. Diseño racional y síntesis de nuevos compuestos,2. Evaluación de actividades biológicas y citotoxicidad,3. Estudio de las propiedades fisicoquímicas de interés biológico y farmacéutico,4. Estudios farmacocinéticos y biofarmacéuticos.De esta manera, se ha considerado un estudio integrador, tendiente a conocer y entender el posible comportamiento en el organismo de nuevas entidades químicas de interés farmacéutico (NEQF). Así, nuestra hipótesis de trabajo se sustenta en que la variación de las propiedades fisicoquímicas y farmacocinéticas de las drogas actualmente en uso o en etapas de experimentación, podrá incidir favorablemente en la farmacoterapia del SIDA.Cabe destacar que la aplicación de diversos métodos computacionales, constituye una herramienta muy importante que se utilizada para cada uno de los objetivos planteados ya que brinda información complementaria y una ayuda invalorable para el diseño racional de drogas.Así, se diseñarán, prepararán y caracterizarán NEQF, estudiando en detalle sus propiedades moleculares. Se espera que la información generada represente una contribución para el desarrollo de nuevas opciones terapéuticas efectivas frente al agente causativo del SIDA, enfermedad para la cuál la opción de una terapia efectiva está lejos de ser la ideal.Como el proyecto se desarrolla dentro de un ámbito académico, las actividades previstas permitirán a los becarios y tesistas: 1) ampliar y profundizar los conocimientos teóricos relacionados con los temas de estudio; 2) desarrollar su capacidad creativa; 3) posibilitar el trabajo multidisciplinario. Es decir, se formarán recursos humanos altamente capacitados en el diseño y desarrollo de NEQF, finalizando las tesis doctorales en ejecución e incorporando nuevos jóvenes farmacéuticos.A partir de los resultados que se logren en el campo científico y académico, se espera contribuir a la promoción del conocimiento en el área del diseño y del desarrollo de Compuestos Farmacéuticos Activos. Es de nuestro especial interés que los resultados lleven a un posicionamiento del grupo en el área de la Química Medicinal, de la Bioorgánica y de la Biofarmacia.Con relación a la importancia del proyecto, cabe destacar que la Química Medicinal es una disciplina poco desarrollada en nuestro país, por lo tanto contribuirá no sólo a la generación de conocimiento en el área, sino también a la formación de recursos humanos. Cabe destacar la participación de jóvenes farmacéuticos que son los beneficiarios de dicho proceso de formación. Por otra parte, el desarrollo de NEQF conlleva en sí mismo un impacto social y económico importante, y redunda en beneficio de la salud de la población. Teniendo en cuenta la realidad actual, y considerando que la solución final para el tratamiento del SIDA aún no se ha alcanzado, optimizar la actividad/efectividad de fármacos conocidos y estudiar nuevas moléculas que actúen sobre diversas dianas biológicas constituye una esperanza para el tratamiento eficaz de esta enfermedad. Finalmente, teniendo en cuenta que la finalidad del proyecto es desarrollar nuevos agentes anti VIH con potencial aplicación clínica, es de esperar poder interaccionar con la industria farmacéutica y transferir los resultados a la misma.

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.

APOPTOSIS PRODUCIDA POR SALES BILIARES EN EL EPITELIO INTESTINAL. IMPLICANCIAS EN LA ABSORCIÓN INTESTINAL DE CALCIO

En altas concentraciones, el deoxicolato de sodio (DXCS, sal biliar) produce daño hepático durante la colestasis y actúa como promotor de cáncer de colon en animales de experimentación. El estrés oxidativo que el DXCS desencadena produce alteraciones mitocondriales y del retículo endoplásmico, las cuales pueden llevar a la apoptosis. Las dietas occidentales, ricas en grasas y pobres en fibras, y el incremento de las expectativas de vida hacen que el DXCS circule mayor número de veces por el circuito enterohepático aumentando, en consecuencia, sus efectos citotóxicos. Dado que el intestino constituye la única puerta de entrada de calcio al organismo y que la absorción intestinal del catión es sensible al estrés oxidativo nos planteamos como HIPÓTESIS que el DXCS, en concentraciones fisiológicas altas, podría alterar la absorción intestinal de Ca2+, quizás por desencadenamiento de estrés oxidativo que estimularía los procesos apoptóticos de las células epiteliales, resultando en una disminución de la capacidad de transporte del catión. Para demostrar esta hipótesis, se plantearon los siguientes objetivos. OBJETIVO GENERAL: Conocer los mecanismos moleculares que pueden desencadenar altas concentraciones de DXCS en el duodeno y sus implicancias sobre la absorción intestinal de calcio. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 1) Analizar la histología del intestino en presencia y ausencia de altas concentraciones de DXCS.2) Determinar el efecto del DXCS sobre la absorción intestinal de calcio en función del tiempo de exposición y la dosis. 3) Evaluar el efecto del DXCS sobre la expresión de genes relacionados con la absorción intestinal de calcio. 4) Analizar la expresión de proteínas que participan en la absorción intestinal de calcio tales como Ca2+-ATPasa, intercambiador Na+/Ca2+ y CB28k. 5) Estudiar el efecto del DXCS sobre el sistema redox intestinal, a través de la cuantificación del contenido de glutatión y carbonilos, de la medición de radicales libres hidroxilo y de las actividades de las enzimas del sistema antioxidante.6) Determinar la localización subcelular y la expresión de moléculas proapoptóticas de la vía intrínseca (Bax, citocromo c) y la fragmentación del ADN como indicadores de apoptosis en enterocitos expuestos a altas concentraciones de DXCS. 7) Analizar la expresión de moléculas proapoptóticas de la vía extrínseca (Fas, FasL, etc) en enterocitos tratados con DXCS.8) Interpretar los posibles mecanismos moleculares desencadenados por el DXCS que podrían afectar el proceso global de la absorción intestinal de calcio. Metodología: Se utilizarán pollos Cobb, los cuales serán alimentados con una dieta comercial. Al cabo de cuatro semanas de edad, se dividirán en dos grupos: a) controles y b) tratados con DXCS en el lumen intestinal a diferentes tiempos y concentraciones (1-100 mM). En ellos se medirá la absorción intestinal de calcio mediante la técnica del asa intestinal ligada in situ utilizando 45Ca2+ como trazador .Se medirá la expresión de genes y proteínas que participan en la vía transcelular de calcio por RT-PCR y Western blot, respectivamente. Se estudiarán variables asociadas al estres oxidativo tales como grupos carbonilos, radicales libres hidroxilos, niveles de glutatión y se medirá la actividad de enzimas del sistema antioxidante. Se evaluarán moléculas de las vías apoptóticas extrínseca e intrínseca. Para el análisis de los datos se utilizará ANOVA seguido del test de Bonferroni en la mayoría de los estudios. El estudio de la absorción intestinal de calcio bajo la influencia del DXCS, sal biliar no conjugada que está en gran proporción en el líquido fecal, arrojará información no sólo sobre los factores moleculares que influyen sobre la absorción intestinal del Ca2+ sino también puede brindar elementos que orienten hacia el conocimiento de la etiopatogenia de enfermedades que transcurren con alteraciones en la absorción del catión como es el caso de la osteoporosis o de otras patologías óseas.

Resonancia Magnética Nuclear aplicada al estudio de nuevos sistemas farmacéuticos y biológicos, complejos poliméricos y conjuntos de espines modelo. Nuclear Magnetic Resonance applied to the study of new pharmaceutical and biological systems, polymeric complexes and model spin clusters.

El presente proyecto plantea utilizar integralmente la técnica de Resonancia Magnética Nuclear en sólidos como un medio experimental que permite entender fenómenos de la física fundamental, como así también realizar aplicaciones de interés en el campo de la química, los desarrollos farmacéuticos y la biología. Novedosas técnicas experimentales serán empleadas, en conjunción con otras más tradicionales, en la caracterización de nuevas estructuras poliméricas acomplejadas a metales, membranas biológicas y compuestos de interés farmacéutico en vías de desarrollo, los cuales presentan el fenómeno de polimorfismo . Esto se llevará a cabo complementando los resultados de RMN en sólidos con técnicas tanto espectroscópicas como analíticas (Infrarrojo, Difracción de Rayos X, Calorimetría, RMN en solución) y trabajo interdisciplinario. Paralelamente al desarrollo de estos temas, profundizaremos mediante investigación básica, en la compresión de la dinámica cuántica y el surgimiento de la irreversibilidad en sistemas de espines nucleares. Observaremos en particular la generación, evolución y control de las coherencias cuánticas múltiples en sistemas cuánticos abiertos, lo cual nos da información sobre tamaño de clusters de espines. Esto permitirá la correcta implementación de secuencias de pulsos sofisticadas, como así también desarrollar nuevos métodos de medición aplicados a la caracterización estructural y a la dinámica molecular de sólidos complejos. Debemos resaltar que este proyecto está conectado con aspectos tanto básicos como aplicados de la RMN en sólidos como técnica experimental, la cual se desarrolla en el país únicamente en FaMAF-UNC. Se nutre además de trabajo multidisciplinario promoviendo la colaboración con investigadores y becarios de distintas áreas (física, química, farmacia, biología) provenientes de distintos puntos del país. Finalmente podemos afirmar que este plan impulsa la aplicación de la física básica proyectada a diferentes áreas del conocimiento, en el ámbito de la provincia de Córdoba. The aim of the present proyect is to use Nuclear Magnetic Resonance (NMR) as a complete techique that allows the understanding of fundamental physics phenomena and, at the same time, it leads to important applications in the fields of chemistry, pharmaceutical developments and biology. New experiments will be used together with traditional ones, in the characterization of new metal-polymer complexes, biological membranes and pharmaceutical compounds, some of them presenting polymorfism. NMR experiments will be complemented with diverse spectroscopic and analytical techniques: Infrared, X ray Diffraction, Thermal Analysis, solution NMR, as well as multidisciplinary investigation. Additionally, the present proyect plans to study in depth several aspects of quantum dynamics phenomena and decoherence in nuclear spin systems. The present proyect is connected with basic and applied aspects of the solid state NMR technique, developed in our country, only at FaMAF-UNC. It is is composed by multidisciplinary work and it promotes the collaboration with researchers and students coming from different fields (physics, chemistry, pharmaceutical developments, biology) and different points of our country.