APROXIMACIÓN AL DISEÑO DE SISTEMAS DE BIO-REACTORES PARA LA DELIGNIFICACIÓN DE MATERIALES LIGNOCELULÓSICOS Y PARA LA DECONTAMINACIÓN DE SUELOS Y EFLUENTES

Los materiales lignocelulósicos residuales de las actividades agroindustriales pueden ser aprovechados como fuente de lignina, hemicelulosa y celulosa. El tratamiento químico del material lignocelulósico se debe enfrentar al hecho de que dicho material es bastante recalcitrante a tal ataque, fundamentalmente debido a la presencia del polímero lignina. Esto se puede lograr también utilizando hongos de la podredumbre blanca de la madera. Estos producen enzimas lignolíticas extracelulares fundamentalmente Lacasa, que oxida la lignina a CO2. Tambien oxida un amplio rango de sustratos ( fenoles, polifenoles, anilinas, aril-diaminas, fenoles metoxi-sustituídos, y otros), lo cual es una buena razón de su atracción para aplicaciones biotecnológicas. La enzima tiene potencial aplicación en procesos tales como en la delignificación de materiales lignocelulósicos y en el bioblanqueado de pulpas para papel, en el tratamiento de aguas residuales de plantas industriales, en la modificación de fibras y decoloración en industrias textiles y de colorantes, en el mejoramiento de alimentos para animales, en la detoxificación de polutantes y en bioremediación de suelos contaminados. También se la ha utilizado en Q.Orgánica para la oxidación de grupos funcionales, en la formación de enlaces carbono- nitrógeno y en la síntesis de productos naturales complejos. HIPOTESIS Los hongos de podredumbre blanca, y en condiciones óptimas de cultivo producen distintos tipos de enzimas oxidasas, siendo las lacasas las más adecuadas para explorarlas como catalizadores en los siguientes procesos:  Delignificación de residuos de la industria forestal con el fin de aprovechar tales desechos en la alimentación animal.  Decontaminación/remediación de suelos y/o efluentes industriales. Se realizarán los estudios para el diseño de bio-reactores que permitan responder a las dos cuestiones planteadas en la hipótesis. Para el proceso de delignificación de material lignocelulósico se proponen dos estrategias: 1- tratar el material con el micelio del hongo adecuando la provisión de nutrientes para un desarrollo sostenido y favorecer la liberación de la enzima. 2- Utilizar la enzima lacasa parcialmente purificada acoplada a un sistema mediador para oxidar los compuestos polifenólicos. Para el proceso de decontaminación/remediación de suelos y/o efluentes industriales se trabajará también en dos frentes: 3) por un lado, se ha descripto que existe una correlación positiva entre la actividad de algunas enzimas presentes en el suelo y la fertilidad. En este sentido se conoce que un sistema enzimático, tentativamente identificado como una lacasa de origen microbiano es responsable de la transformación de compuestos orgánicos en el suelo. La enzima protege al suelo de la acumulación de compuestos orgánicos peligrosos catalizando reacciones que involucran degradación, polimerización e incorporación a complejos del ácido húmico. Se utilizarán suelos incorporados con distintos polutantes( por ej. policlorofenoles ó cloroanilinas.) 4) Se trabajará con efluentes industriales contaminantes (alpechínes y/o el efluente líquido del proceso de desamargado de las aceitunas).

Descubriendo el virus de la Hepatitis E en Córdoba: implicancias clínicas, zoonóticas y ambientales.

La infección por el virus Hepatitis E (HEV) es un importante problema de salud pública en regiones endémicas, causando grandes brotes epidémicos. Sin embargo, en los últimos años se ha reportado la ocurrencia de casos de hepatitis E esporádicos autóctonos en países industrializados y/o zonas no endémicas. Las cepas humanas de HEV se clasifican en 4 genotipos, 1-4, los cuales a su vez se subclasifican en subtipos. Estos genotipos poseen incidencia sobre la clínica y han sido asociados con áreas geográficas y modos específicos de transmisión. Si bien el virus se transmite fundamentalmente por vía fecal-oral, la trasmisión zoonótica desde reservorios animales (principalmente porcinos) también se ha reportado, así como también su transmisión a través de consumo de alimentos derivados de carne porcina (salchichas, salames, entre otros). Durante los últimos años la actividad humana ha provocado la contaminación de los recursos hídricos en una magnitud históricamente sin precedentes, relacionado, entre otras causas, con un manejo inadecuado de las aguas residuales. En este marco se ve favorecida la diseminación de virus entéricos (entre los que se encuentra HEV) en matrices acuosas superficiales provocando contaminación de espacios acuáticos destinados a recreación, constituyendo un riesgo de infección para la población expuesta. Si bien en Argentina se han reportado casos de HEV en humanos, poco se conoce acerca de este virus en Córdoba. Actualmente, la detección del virus no está incorporada al algoritmo diagnóstico de las hepatitis virales. Hasta hace 2 meses los equipos diagnósticos para detección de IgM/IgG anti-HEV no habían sido aprobados por ANMAT en nuestro país, por lo que no había posibilidad de acceso al diagnóstico ni a estudios seroepidemiológicos específicos que evidencien su circulación. Además, el monitoreo de HEV ambiental y en alimentos es desconocido en nuestro país. El presente proyecto propone investigar el estado de situación de la circulación de HEV en Córdoba, Argentina, mediante estudios moleculares (por RT-Nested PCR), serológicos (Elisa e inmunofluorescencia) y aislamiento viral en cultivo celular, a partir de diferentes fuentes de transmisión (humanos, cerdos, alimentos y matrices acuosas) a fin de identificar su potencial de diseminación en nuestra población, su impacto en salud pública y para evaluar su posible incorporación en el algoritmo diagnóstico de hepatitis virales. El acceso a los diagnósticos serológicos permitirá concretar estudios epidemiológicos en población inmunocompetente e inmunosuprimida aportando datos inéditos en nuestra región. Además, las técnicas moleculares implementadas y optimizadas en el presente estudio podrán ser transferidas a los centros de salud que así lo requieran. El monitoreo ambiental y en alimentos, sumado al aislamiento viral permitirá detectar las fuentes de transmisión de HEV y profundizar en el perfil molecular de las cepas circulantes locales. Este trabajo aportará datos originales sobre la presencia viral en escenarios de procesamiento de carne porcina para consumo humano. Datos generados en este estudio podrán ser utilizados para evaluar la calidad sanitaria de la carne para consumo humano. Asimismo, este proyecto intenta aportar información a los programas sanitarios de la región sobre la circulación de contaminación viral de aguas recreacionales a fin de reforzar el sistema de saneamiento ambiental, mejorar el diagnóstico de calidad microbiológica de aguas superficiales e impulsar a programas de control para atenuar la diseminación de virus entéricos en nuestro medio. Estudios preliminares recientes de vigilancia viral ambiental en aguas residuales mostraron la presencia de HEV, mediante detección molecular, lo que muestra los primeros indicios de la circulación de este virus en la población de Córdoba enfatizando la necesidad de profundizar su estudio y caracterización.

Sistema de bombeo móvil para el aprovechamiento de aguas superficiales poco profundas en riego complementario

La creciente demanda de alimentos a nivel mundial le ofrece a la Rep. Argentina la posibilidad de transformarse en uno de los principales proveedores de granos y carnes. Según la "Food and Agriculture Organization", el aumento de la producción dependerá en gran medida de la utilización del agua. Un reciente estudio realizado por el Banco Mundial, considera que Argentina posee un buen potencial para ampliar la superficie de riego. El riego complementario es una técnica que le permite a la región centro sur de la provincia de Córdoba aumentar y estabilizar los rendimientos de los cultivos extensivos característicos de la zona. El uso eficiente de sistemas de riego es un problema multidimensional y esto lo convierte en un tema complejo de investigación. Este proyecto se caracteriza por la interdisciplinariedad y el trabajo colaborativo con impacto a nivel de Departamento, Facultad y Universidad. A nivel de Universidad el proyecto integra a docentes investigadores de la Universidad Nacional de Río Cuarto (UNRC) y de la Universidad Nacional de Córdoba (UNC). A nivel de Facultades de la UNRC el proyecto integra a docentes-investigadores de tres Facultades: Ingeniería (FI), Agronomía y Veterinaria (FAyV), y Ciencias Económicas (FCE). Para la impulsión de aguas superficiales para su uso en riego no hay diseños específicos. En el marco de este proyecto se pretende desarrollar un sistema de bombeo para riego que permita impulsar aguas superficiales poco profundas, ya sea desde ríos, lagunas e incluso canales. El sistema deberá ser liviano, de fácil transporte y de geometría variable para poder adaptarse a distintas topografías de las fuentes de agua. A su vez debe ser capaz de adaptarse a las distintas plantas motrices (tractores) que se disponen en el ámbito rural. El sistema deberá superar los problemas de bombeo relacionados a la poca profundidad de los ríos del sur de la provincia de Córdoba. Por sus características, el sistema también podría ser utilizado para el bombeo de agua en zonas anegadas por problemas de inundaciones. El desarrollo tecnológico propuesto en este proyecto, es un aporte tecnológico que reviste especial importancia tanto para el sector productivo primario como para el sector productivo metalmecánico del sur de la provincia de Córdoba y en particular del Departamento Río Cuarto (donde se encuentra la UNRC). En el campo de aplicación de las tecnologías agrícolas el presente proyecto aporta innovación en el espectro de los productos desarrollados por la industria metalmecánica y agromecánica regional.

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.

Programa de capacitación y actualización en modernas técnicas experimentales para medición de caudales de aguas superficiales en cauces naturales

La determinación experimental in situ del escurrimiento superficial en cauces naturales (mediante aforos) en forma sistemática permite lograr una mayor eficiencia en la gestión del recurso hídrico en una cuenca determinada. Además, la determinación precisa de los caudales es relevante para el diseño sustentable de infraestructura hídrica (puentes, canalizaciones, etc.) debido en parte a que el sobredimensionamiento de las obras genera un impacto innecesario sobre el medio ambiente, además de que resulta antieconómico. Además, la subestimación de las obras a diseñar provoca fallos con resultados catastróficos con alto impacto sobre la sociedad y el medio ambiente, ya sea por la pérdida de vidas humanas como de bienes públicos y privados. En los últimos años se ha incrementado el instrumental disponible para la cuantificación experimental de caudales de agua superficial en cauces naturales con tecnología que permite caracterizar el flujo de agua con mayor resolución espacial y temporal. Específicamente, el empleo de la anemometría acústica basada en el efecto Doppler (que utiliza el principio físico del cambio de frecuencia ante el rebote acústico que produce una partícula transportada por el flujo) se ha tornado actualmente una práctica universal en hidráulica fluvial y está reemplazando a las metodologías convencionales como por ejemplo el uso de molinetes. El instrumento acústico utilizado comúnmente en el caso de mediciones en campo, es el ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler). Por otra parte desde hace algunos años se están desarrollando metodologías experimentales que permiten medir el campo de velocidades del flujo en manera instantánea y con alta resolución espacial mediante el procesamiento digital de imágenes. Dentro de estos métodos se destaca el de velocimetría por seguimiento de partículas PTV (Particle Tracking Velocimetry) de reciente aplicación a nivel mundial en mediciones de campo. Sobre esta base, se considera un desafío tecnológico la implementación en nuestra provincia de estas modernas tecnologías, ya validadas en el ámbito de la Universidad Nacional de Córdoba para la obtención precisa de registros de caudales en cauces naturales. Mediante este proyecto de transferencia de los resultados de investigación y comunicación pública de la ciencia, el grupo de Investigación del CETA - FCEFyN -UNC realizará un "Programa de capacitación y actualización en modernas técnicas experimentales para medición de caudales de aguas superficiales en cauces naturales" que incluye los recientes avances observados en la temática. La Secretaría de Recursos Hídricos del Ministerio de Agua, Ambiente y Energía de la Provincia de Córdoba será beneficiada y se fortalecerá en una de sus principales funciones que es: "procurar el fortalecimiento de redes de mediciones o monitoreo sistemático a través de programas de cooperación técnica y presupuestaria con entidades provinciales y nacionales -públicas o privadas-, prestatarias de obras y servicios públicos y los usuarios del agua, manteniendo un sistema de información provincial sobre las variables meteorológicas y el recurso hídrico con el objeto de procesar su flujo en forma permanente".

Sistemas supramoleculares autoensamblados con proyección a la Química Sustentable y sus aplicaciones en síntesis y reacciones de transferencia de electrones.

Este proyecto combina una serie de líneas de trabajo que, en esencia, estudian interacciones moleculares débiles y propiedades fisicoquímicas de diversos solutos en distintos medios. En todos los casos se procura comprender los factores que determinan la interacción de un soluto con su medio ya sea homogéneo o heterogéneo y aplicar estos conocimientos a diversos procesos, fundamentalmente en medios supramoleculares auto-organizados. Los medios supramoleculares que se estudian son: micelas inversas con agua u otros solventes polares sustitutos confinados en su corazón polar y vesículas. En este proyecto se desarrollan métodos que optimizan la detección de diferentes tipos de interacciones no-covalentes con distintas moléculas pruebas en los diferentes medios y, a partir de esto obtener aplicaciones diversas. Se trata de comprender los factores que determinan la solubilización, ubicación y/o reactividad de las moléculas pruebas en diferentes sitios del medio supramolecular y de esta manera obtener información acerca de las diferentes interacciones específicas en cada sitio del sistema supramolecular, lo cual es fundamental para el reconocimiento molecular ("inteligencia"). En definitiva estos estudios están orientados a: i) entender la adaptabilidad de nuevos sistemas supramoleculares para utilizar los resultados en el diseño de métodos de síntesis, electrosíntesis y catálisis dentro de los principios de la química sostenible o química verde y en la prevención a problemas de impacto ambiental tal como la remediación de aguas contaminadas por hidrocarburos y la degradación de pesticidas utilizando estrategias no convencionales; ii) la comprensión de fenómenos de transferencia de carga en sistemas auto-organizados y membranas biológicas; iii) el desarrollo de nuevos métodos de detección electroquímicos para compuestos de interés biológico, en medicina, alimentos y farmacología. También, dentro de los objetivos hay una componente muy fuerte de formación de recursos humanos como se aprecia en el número de becarios ya incorporados y a incorporar. La integración de estos conocimientos multidisciplinarios crea un ámbito sumamente beneficioso para la formación de doctorandos tan necesarios para el país ya que tendrán la oportunidad de participar en temas de investigación variados, relacionados con disciplinas diferentes, lo que sin duda será un valor añadido en su formación.