Desarrollo de metodología e instrumentación para el análisis de compuestos de interés biológico en sistemas de flujo continuo

La cromatogafía líquida de alta perfomance (HPLC) se ha transformado en una de las herramientas analíticas preferidas en el ámbito académico, tecnológico e industrial. Aunque la técnica data de fin de la década del ´60, no ha sido hasta mediado de los años '70 que la misma ganó popularidad, fundamentalmente por los avances logrados en la reproducibilidad de la fabricación de fases estacionarias, mejores bombas de alta presión y el desarrollo de detectores más sensibles. La cromatografía líquida de alta performance es en la actualidad una técnica de gran utilidad en la química clínica y en la bioquímica. Esta técnica resulta muy útil para el análisis de compuestos a nivel de trazas dentro de las complejas matrices biológicas. El objetivo principal del presente proyecto es realizar investigaciones en el área de la Química Analítica, específicamente química bioanalítica, a fin de desarrollar metodologías y detectores electroquímicos altamente sensibles y selectivos para el análisis de compuestos de interés biológico mediante cromatografía líquida de alta presión. El proyecto comprende tres líneas íntimamente relacionadas: A) Análisis de metabolitos de catecolaminas por HPLC con apareamiento iónico, en orina de ratas cuyas madres han sido sometidas a estrés por inmovilización; esto permitirá correlacionar el efecto del estrés prenatal en los niveles de catecolaminas presentes en las crías. Esta línea está comprendida en un objetivo más amplio que es correlacionar el efecto del estrés prenatal sobre la madurez sexual de las crías. B) Análisis de antibióticos del grupo de las fluoroquinolonas mediante técnicas electroquímicas y de HPLC. Se pretenden elucidar los procesos de electrodo que ocurren durante la electrorreducción de antibióticos del grupo de las fluoroquinolonas, para de esta manera desarrollar detectores electroquímicos para sistemas de flujo continuo. C) Desarrollo de un micropotenciostato computarizado para la detección en sistemas de flujo continuo. (...) También se pretende implementar el uso de un microelectrodo anular desarrollado en la Comisión Nacional de Energía Atómica.

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.

Estudio y caracterización de la composición química de compuestos orgánicos volátiles (COVs) en Plantas Medicinales y Aromáticas

Se realizará el estudio y caracterización química de la fracción orgánica volátil (COVs) presente en plantas Medicinales y Aromáticas. Dicho estudio se llevará a cabo mediante la utilización de la Microextracción en Fase Sólida (SPME) y posterior análisis cuali-cuantitativo por Cromatografía Gaseosa adosada a un Espectrómetro de Masas (GC-MS). Mediante el estudio y caracterización de los compuestos orgánicos volátiles presentes, se tratará de establecer similitudes y diferencias en especímenes de flora autóctona perteneciente al mismo género pero de diferentes especies. Además de esto, se tratarán de establecer las mejores condiciones de conservación y almacenamiento de aquellas plantas aromáticas que posean importancia económica reconocida (estabilidad de los COVs responsables de las características aromáticas, durante el proceso de conservación y almacenamiento). Por otra parte, se realizará la formación de recursos humanos en el área de la química orgánica analítica.

Efecto de las Fenotiazinas sobre la vitalidad del Trypanosoma cruzi

La Enfermedad de Chagas, causada por el Tripanosoma cruzi es una parasitosis ampliamente difundida en los países latinoamericanos, constituyendo una patología con un intrincado problema bioecológico y político social. Dado que existen sólo dos drogas tripanocidas aprobadas por la Organización Mundial de la Salud (OMS) efectivas durante la fase aguda de la enfermedad (Nifrutimox, Benznidasol) y con un alto nivel de toxicidad, es que resulta de imperiosa necesidad la búsqueda de nuevos agentes terapéuticos que presenten menores riesgos y mayores beneficios para el paciente, así como para la quimioprofilaxis de la sangre a transfundir en zonas alejadas de centros de salud de complejidad. Hemos demostrado que algunas fenotiazinas, derivados tricíclicos y usados en la clínica psiquiátrica resultan letales sobre tripomastigotes y epimastigotes de T. cruzi, cepa Tulahuen, produciendo disrupción de membrana celular con liberación del contenido citoplasmático o disrupción de la mitocondria del parásito con la consiguiente alteración en la producción de ATP y la posterior muerte del mismo. Los ensayos "in vivo" han revelado ausencia o disminución de la parasitemia con importante sobrevida de los ratones infectados. El presente plan de trabajo tiene como objetivos: Continuar con los estudios de los efectos de derivados fenotiazínicos (Tioridazina) e iniciar el de otros compuestos (Propanolol), sobre la vitalidad del T. cruzi en diseños "in vitro" e "in vivo". El conocimiento de los mecanismos de acción de los compuestos señalados sobre la biología y composición química del parásito, así como sobre el huésped facilitará el hallazgo de potenciales agentes terapéuticos para la Enfermedad de Chagas experimental.

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.

Química láser: Transferencia de energía

El propósito general de este proyecto es el de desarrollar investigaciones experimentales y teóricas en la dinámica de las reacciones químicas, de importancia en los procesos atmosféricos (baja temperatura) y de combustión (alta temperatura), con especial énfasis en los aspectos relativos a la relajación colisional de la energía, en especies simples y en moléculas de van der Waals. Con este propósito se estudiarán las reacciones físicas y químicas de especies excitadas, en tiempo real, en función del grado de excitación y de la presión y naturaleza de los gases desactivantes. En particular, se tratará de correlacionar la cantidad de energía transferida por colisión con parámetros moleculares, basándose en la dinámica de estos procesos. Los objetivos parciales pueden clasificarse de la siguiente manera: 1) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas diatómicas excitadas vibracionalmente, con gases colisionantes mono y diatómicos. 2) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas poliatómicas, excitadas vibracionalmente, con gases monoatómicos, en función del grado de excitación rotacional. 3) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas de van der Waals, excitadas vibracionalmente, con gases monoatómicos. 4) Generación de radicales libres del tip CFxCly, con x+y=3, por descomposición multifotónica IR de precursores adecuados y estudio de sus reacciones con diversos sustratos. Por ejemplo, se estudiará la reacción de radicales CF3 con NO2. 5) Estudio de la relajación colisional de moléculas excitadas vibracionalmente por mediciones de la intensidad de fluorescencia IR, resuelta en el tiempo. 6) Instalación y puesta en funcionamiento de un aparato de haces moleculares. 7) Generación y estudio de los procesos de relajación y reactividades de moléculas de van der Waals.

Análisis de la respuesta química de una especie liquénica a contaminantes atmosféricos, en relación a datos de calidad del aire provenientes del Sistema del Monitoreo del Aire (SiMA)

La contaminación atmosférica puede definirse como cualquier condición en la cual ciertas sustancias, en concentraciones lo suficientemente elevadas con respecto a su nivel normal, se encuentran en el aire produciendo efectos mensurables en el hombre, animales y la vegetación o los materiales. Según Warner (1981), los contaminantes pueden existir en la atmósfera en forma de gases, de gotas líquidas o de partículas sólidas. (...) La contaminación del aire tiene efectos marcados sobre plantas, las cuales varían considerablemente en su susceptibilidad a los polutantes. La identificación y categorización en especies sensibles y tolerantes, resulta importante, especialmente en programas de biomonitoreo. (...) La acción de los contaminantes sobre plantas ha permitido valerse de muchos organismos como indicadores de polución en diferentes sitios y bajo diversas condiciones de contaminación. En este sentido, una de las técnicas alternativas para conocer las características de un ambiente en cuanto a sus niveles de contaminación es el empleo del biomonitoreo, el cual se trata de un modelo experimental que mide las respuestas de organismos a la contaminación atmosférica. En este sentido las respuestas fisiológicas han sido propuestas como indicadoras, aún de bajos niveles de contaminación, ya que si bien la concentración de algunos contaminantes en el aire puede no ser lo suficientemente elevada como para ser detectada por medios convencionales (monitoreo por sensores químicos), ésta puede provocar modificaciones permanentes por efecto acumulativo. (...) La importancia de conocer por un lado, la concentración de contaminantes en el aire y por otro, analizar los efectos que estos contaminantes producen sobre un bioindicador, radica en la posibilidad de aproximarnos a la implementación de un sistema de monitoreo que tenga en cuenta no sólo la cuantificación de contaminantes sino también la estimación de sus efectos biológicos en determinadas condiciones ambientales. (...) Debe tenerse en cuenta que a partir de la respuesta química del bioindicador se evalúa además del efecto puntual de picos de elevada concentración, el efecto aditivo, sinérgico o antagónico de los distintos contaminantes durante el período de exposición. Estos efectos se encuentran fuertemente ligados a condiciones ambientales, que pueden potenciar o atenuar la toxicidad de los diferentes compuestos sobre el bioindicador. (...) Objetivo general Establecer grados de correlación entre la concentración de contaminantes atmosféricos, cuantificados por el Sistema de Monitoreo de Aire (SiMA) de la Municipalidad de Córdoba, y la respuesta química de Usnea sp., en diferentes condiciones ambientales.

Química de organometálicos de transición

En nuestro estudio de las propiedades catalíticas de los metales de transición de la serie 3d, bajo la forma de metales puros, de sus haluros o de compuestos de coordinación continuaremos trabajando sobre tres temas: Tema 1: Estudio del mecanismo de la adición oxidativa del enlace carbono-halógeno al metal: síntesis de compuestos del tipo MX2PR2, donde M=Fe o Al; X=Cl y R= alquilo o arilo. Deshidrohalogenación de 1, 2-dihaloalcanos con MX2PR2 como catalizadores. Análisis espectroscópico para la detección de intermediarios de reacción. Tema 2: Síntesis de compuestos de coordinación de ligandos orgánicos sencillos a haluros de metales de transición de la serie 3d. Estudio de la capacidad catalítica de los mismos en distintos tipos de reacciones orgánicas: halogenación de anillos aromáticos; epoxidación y fotooxidación alítica de olefinas; oxidación de alcanos. Tema 3: Los conocimientos adquiridos en el desarrollo de los temas 1 y 2 se emplearán en el diseño de catalizadores y estudio de condiciones de reacción aplicables a procesos en mayor escala: síntesis de cloruro de vinilo y descomposición catalítica de pesticidas y residuos clorados.

Efectos biológicos del empleo de implantes ortopédicos de polipropileno en perros

Este trabajo pretende aportar conocimientos sobre el desarrollo de nuevos materiales para implantes ortopédicos en Medicina Veterinaria y Humana, de bajo costo y sin efectos biológicos indeseables. Para esto se pretende verificar los posibles efectos biológicos de los implantes de polipropileno, mediante una evaluación clínica, bioquímica e histopatológica en 12 caninos a los que se les implantará una placa ortopédica, por las técnicas quirúrgicas de rutina. Sobre el material de implante (polipropileno) se efectuará un estudio de homogeneidad química y de los posibles efectos del organismo sobre el mismo, mediante espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier y espectroscopía Uv-visible. Objetivos generales Aportar conocimientos para: desarrollar nuevos materiales para implantes ortopédicos, de bajo costo, buena adaptabilidad mecánica y toxicidad mínima. Objetivos específicos 1. Verificar los posibles efectos biológicos de los implantes (placas ortopédicas) de polipropileno en perros, mediante una evaluación clínica, bioquímica e histopatológica de los animales implantados. 2. Determinar la homogeneidad química, la presencia y concentración de antioxidantes y los posibles estados superficiales del material utilizado para la confección de las placas, mediante espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier. 3. Determinar el efecto del organismo sobre el polímero mediante espectroscopía UV-visible.

Estudio de los factores que influyen sobre la fertilidad física y química del suelo

El proyecto aborda el estudio de los factores que influyen sobre la fertilidad física y química del suelo desde dos aspectos diferentes: 1. Influencia de los distintos componentes del suelo sobre su estabilidad estructural. La pérdida de propiedades físicas y químicas lleva al agotamiento de los suelos, que determina una disminución de la productividad, en muchos casos aceleran el desencadenamiento de proceso erosivo. Este fenómeno afecta prácticamente a todas las áreas agrícolas y se ve agravado por la quema del rastrojo, que provoca una disminución del contenido de materia orgánica alterando el equilibrio químico y biológico de los diferentes horizontes, lo cual va acompañado del deterioro de los procesos de agregación, de la degradación de la estructura y la pérdida o disminución de la fertilidad física, química y biológica, provocando una alteración de los ciclos naturales. 2. Residualidad de herbicidas en suelo. Los sistemas de labranza conservacionista se han difundido como consecuencia de las significativas reducciones en los niveles de materia orgánica, fertilidad química, estabilidad de los agregados y el notable aumento de la susceptibilidad a la erosión, en los suelos de la provincia de Córdoba. Estos sistemas de producción incluyen, en su conjunto tecnológico, abundante aplicación de herbicidas para el control de malezas, por lo que su uso continuado podría acelerar la acumulación de residuos de estos productos, afectando la fertilidad química de los suelos por la presencia de compuestos tóxicos para cultivos posteriores como también la potencial acumulación de herbicidas en aguas subterráneas. La dinámica de los herbicidas varía según las características de los suelos, especialmente por su contenido de materia orgánica y composición textural; características del herbicida y de las condiciones ambientales. El objetivo de esta parte del proyecto es caracterizar los suelos estudiados por su afinidad con determinados herbicidas por medio de índices obtenidos en laboratorio. Además, estudiar si existe acumulación de herbicidas en suelos que recibieron sucesivas aplicaciones.

Utilización de técnicas de Biología Molecular en el diagnóstico clínico: detección de Trypanosoma cruzi y su relación con el compromiso cardiovascular en pacientes chagásicos

La enfermedad de Chagas, que afecta en Latinoamérica a unos 20 millones de personas, presenta una fase inicial aguda con niveles altos de parasitemia y a continuación el período intermedio y la fase crónica con baja parasitemia que pueden durar varias décadas. Un importante porcentaje de infectados con Trypanosoma cruzi desarrolla la miocardiopatía chagásica, cuya fisiopatología plantea actualmente numerosos interrogantes. (...) La dificultad en la comprensión de los mecanismos fisiopatológicos de esta enfermedad se acrecienta con la ausencia de métodos diagnósticos certeros. Actualmente éste se basa en la sospecha clínica-epidemiológica y en pruebas serológicas que sólo indican la memoria inmunológica de la exposición al parásito. La disparidad de resultados entre los diferentes métodos de diagnóstico directo, cultivos anatomopatológicos y hemocultivos puede deberse a que sólo en una proporción de pacientes con serología positiva el parásito está presente o bien a que su presencia sea transitoria y periódica, o bien a la ausencia de un método suficientemente sensible para detectarlo. (...) En nuestro laboratorio hemos demostrado que es posible detectar T. cruzi en sangre de pacientes con Chagas crónico, mediante la amplificación de un fragmento de ADN de T. cruzi de 220 pb. Este fragmento es específico de T. Cruzi y no produce reacciones cruzadas con ADN humano ni Leishmania. En resumen, distintos autores afirman que la presencia del parásito es un factor importante en la generación y mantenimiento de la inflamación miocárdica. Es posible, por lo tanto, que la detección de parasitemia en chagásicos crónicos, tengan o no signos de cardiopatía, sirva como un dato pronóstico sobre la evolución futura de la enfermedad. En el presente proyecto nos proponemos detectar parasitemia en pacientes chagásicos serológicamente positivos que se hallan en las etapas intermedia y crónica de la enfermedad. Este dato se correlacionará con el grado de compromiso cardiovascular para determinar su posible valor pronóstico de la aparición y evolución de la miocardiopatía chagásica. Objetivo general Determinar parasitemia en pacientes chagásicos de fase intermedia y crónicos y correlacionarlo con el grado de compromiso cardíaco, en función del timpo de evolución y el número de parásitos circulantes. Objetivos específicos 1. Identificar parasitemia en pacientes chagásicos crónicos por medio de PCR y correlacionarlo con el grado de compromiso cardíaco determinado según la clasificación de la Sociedad Argentina de Cardiología. 2. Cuantificar los parásitos por medio de PCR cuantitativa para establecer una posible correlación con el tipo clínico de las miocardiopatías.

Zeolitas selectoras: Adecuada modificación y aplicación en procesos catalíticos de interés para la industria química pesada, químicos finos y catálisis ambiental

Objetivo General: Desarrollo de sistemas catalíticos (catalizador-tipo de reactor-condiciones operativas, simulación del proceso molecular y microscópico) de interés para la industria química y especialidades. Objetivos Parciales: Objetivo 1: Preparación de catalizadores. Objetivo 2: Simulación y predicción de estructura y actividad catalítica. Objetivo 3: Corroboración por métodos instrumentales y catalíticos. Objetivo 4: Ingeniería de las reacciones catalíticas que se desarrollan dentro de la "mas pequeña planta química conocida" confinada en el interior de los catalizadores (5.5 Å x 5.6 Å x 1.5µm). Objetivo 5: Ingeniería de los procesos catalíticos, por aplicación de métodos de cálculo por computadora. Objetivo 6: Formulación del sistema catalítico adecuado. Objetivo 7: Construcción de un sistema catalítico a escala laboratorio multipropósito. Objetivo 8: Especialización de los recursos humanos en cada tarea especificada. Objetivo 9: Divulgación y transferencia de los resultados. Objetivo 10: Complementación con investigadores de otros organismos nacionales o internacionales.

Reacciones catalíticas para Química Fina

El proyecto está dirigido a proporcionar métodos catalíticos para la preparación de productos de Química Fina, ya sea como producto final o intermediarios, principalmente dentro del campo de la fabricación de esencias, saborizantes y productos farmacológicos. Todo este proyecto tiene por finalidad la obtención de datos que permitan en otro desarrollo, el escalado a mayor producción no solamente de proceso (productos) sino en el caso de obtenerse un catalizador sólido, deberá proveerse la técnica de preparación del mismo, para cumplir con requerimientos habituales de las industrias, especialmente Pymes. (...) Otro tipo de proceso está representado por la síntesis vía catálisis heterogénea de ésteres del tipo del acetato de amilo y similares de uso, según su calidad como saborizante y en la industria de la perfumería. En este caso la catálisis involucrada es de tipo ácido. El objetivo general de este proyecto consiste en el desarrollo y síntesis de catalizadores heterogéneos para ser utilizado en reacciones seleccionadas de química fina, estudio de dichas reacciones y escalado de las mismas. Este objetivo general puede ser desglosado en cuatro partes u objetivos específicos: a) Optimización del sistema de reacción para síntesis de catalizadores básicos como: * Arcillas aniónicas; * Óxidos metálicos simples y mixtos; * Metales alcalinos y soportados; * Asbestos, carbones y resinas aniónicas. b) Caracterización de los catalizadores utilizando FTIR, Área superficial, Volumen de poros, Distribución y Capacidad de adsorción de moléculas sonda. c) Empleo de los catalizadores desarrollados y caracterizados en procesos de Química Fina.