Estudio fisicoquímico de superficies sólidas en medio acuoso: Aplicaciones electroanalíticas y electrocatalíticas

De acuerdo a los objetivos y al plan de trabajo presentados, las actividades a realizar en el período de tres años que comprende este proyecto pueden ser resumidas en dos líneas de trabajo principales. En primera medida, en lo que a estudios fisicoquímicos de sistemas coloidales se refiere, los trabajos se centralizarán en la caracterización de la estructura y propiedades reactivas de la interfaz óxido metálico-solución acuosa. Es de particular interés la caracterización de la superficie de estos materiales, la individualización de los sitios superficiales y el efecto que la reactividad posee en el desarrollo de cargas y potencial eléctrico a través de la interfaz, en la disolución y corrosión de los mismos, en la capacidad adsortiva de la superficie y en los fenómenos que controlan la estabilidad, floculación y agregación de partículas tanto en sistemas sintéticos como naturales (suelos). Así mismo, se realizarán estudios de mecanismos de precipitación, envejecimiento y disolución de diferentes óxidos metálicos con el objeto de predecir y controlar sus propiedades. Además de la utilización de diversas técnicas experimentales de caracterización de sólidos, interfaces y suspensiones, se plantea describir los fenómenos a través de modelos matemáticos con el objeto de lograr un mejor "manejo" de los diferentes sistemas. Por otra parte, se analizará el comportamiento de celdas para baterías con electrodos de Ni (OH)2 y plomo con el objeto de mejorar su rendimiento. Se estudiará además la influencia de los distintos parámetros experimentales, tales como electrolito, aditivos, etc. Finalmente, con respecto a los electrodos químicamente modificados, se continuará con el estudio de diversas condiciones experimentales para la obtención de sensores electroquímicos. Paralelamente se comenzará con el desarrollo de biosensores electroquímicos, así como con el estudio de las propiedades electroquímicas de los electrodos antes mencionados.

Análisis no convencional por fluorescencia de Rayos X (Estudio de superficies y análisis con resolución espacial)

[El presente proyecto] aborda el tema de espectroscopía por fluorescencia de Rayos X (FRX) no convencional, en particular el estudio de superficies por reflexión total y el análisis con resolución espacial (mapping) mediante capilares para Rayos X. Objetivos generales y específicos Este proyecto consta de objetivos teóricos y experimentales. Se planea construir y caracterizar sistemas de condensación de haces de fotones por medio de capilares de Rayos X. (...) Se concluirá con el desarrollo e implementación del sistema para análisis superficial por perfiles de profundidad. Este sistema, cuyo estado de avance se encuentra ya muy adelantado, comenzará a utilizarse para realizar estudios de capas superficiales, perfiles superficiales de densidad y concentración, etc. El citado dispositivo es un sistema mixto mecánico-elástico que permite efectuar variaciones angulares con precisión de centésimas de milirradián. Con el objeto de llevar a cabo estudios de perfiles de profundidad cuantitativos se desarrollarán métodos y algoritmos para análisis de datos basados en las estructuras teóricas del análisis por EXAFS (Extended X Ray Analysis Fine Structure). Este enfoque surge de la similitud entre los espectros obtenidos en una experiencia de EXAFS y los correspondientes a una medición de "Depth Profiling" y tiene su fundamentación sobre la base de las ecuaciones elementales para intensidad fluorescente en condiciones de onda estacionaria. Ya que las técnicas por FRX no convencionales están invariablemente asociadas a fuentes de irradiación no convencionales, otro de los objetivos importantes de este proyecto es llevar a cabo experiencias en laboratorios sincrotrón. (...)

Estudio fotoquímico y por impacto electrónico de especies adsorbidas sobre superficies sólidas

La mayoría de la investigación en ciencia de superficie fue y es realizada mediante activación térmica de procesos químicos elementales que ocurren en la superficie como: la quimisorción, migración superficial, reacción en la superficie, desorción y difusión hacia o desde el interior del sólido. Esta área es natural a los químicos quienes a menudo están interesados en procesos térmicamente activados. Otra forma de activación de procesos superficiales implica la excitación electrónica de especies que se encuentran en la superficie mediante el uso de fotones, electrones o bombardeo iónico. En estos casos se tiene la oportunidad de iniciar procesos de alta energía que son inaccesibles térmicamente, de tal manera que como resultado de la excitación electrónica son expulsadas diferentes especies desde la superficie. Éstas, que son a menudo fragmentos de las moléculas originales, pueden ser recapturadas en la superficie, sufrir reacciones secundarias con otras especies superficiales, formar "clusters" que abandonan la superficie, emitir radiación, ionizarse, etc. Todo este conjunto de eventos originados por excitaciones electrónicas es conocido bajo el nombre de Diet (Desorption Induced by electronic transitions). El interés principal del presente proyecto abarca dos áreas de investigación: I) Fotoquímica heterogénea de especies reservorias de interés atmosférico. Estudio fotoquímico del CINO3, adsorbido sobre hielo. II) ESD (Electron stimulated desorption): Estudio de desorción estimulada por impacto electrónico de moléculas inorgánicas sencillas adsorbidas sobre metales de transición. El objetivo general del presente proyecto es el estudio de procesos de desorción inducidos por excitaciones electrónicas. Dentro de este tema se incluyen la fotoquímica superficial, la excitación con electrones de energía controlada, el estudio de reacciones catalíticas y el análisis de superficies en general utilizando ambientes de alto y ultra alto vacío. I) El objetivo específico aquí es el estudio de la fotólisis heterogénea de especies atmosféricas reservorias, como CINO3, adsorbidas sobre hielo. II) En este caso el objetivo es comenzar un estudio de ESD de moléculas sencillas adsorbidas sobre sustratos metálicos de transición monocristalinos y/o policristalinos.

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.

Nematodes gastrointestinales de los caprinos. Determinaciones sobre la resistencia antihelmíntica y evaluaciones sobre el impacto sanitario productivo durante la lactancia

Estudios prelimares iniciados en el 2007 (Proyecto Pictor Córdoba 877) están indicando que la resistencia a los antihelmínticos por los nematodes que parasitan a los caprinos es un fenómeno común en el centro-norte de Córdoba. En la región, el género parasitario de mayor prevalencia es Haemonchus spp el cual es considerado mundialmente y desde una perspectiva global, como el problema parasitario de mayor importancia económica para los pequeños rumiantes. Poblaciones de este parásito con resistencia a los antiparasitarios de mayor uso (avermectinas y benzimidazoles) están ampliamente difundidos en la región (incluidos aislamientos con resistencia hacia ambas drogas) y de acuerdo a la información preliminar que se está obteniendo, los productores no están advertidos sobre el problema y en muchos casos están utilizando antiparasitarios totalmente inefectivos. El corolario es que se están produciendo pérdidas productivas (potencialmente de magnitud) y la acumulación de genes resistentes en las majadas y superficies de pastoreo lo cual compromete la eficiencia y sustentabilidad de estos sistemas productivos caprinos. Las técnicas diagnósticas actualmente disponibles se basan en características fenotípicas de las poblaciones parasitarias resistentes las que se expresan cuando las fallas terapéuticas y productivas generalmente ya pueden haber ocurrido. Mientras no se encuentren disponibles técnicas diagnósticas para identificar características genotípicas de estas poblaciones que permitan anticiparnos a estas pérdidas, se hace necesario la implementación continua de evaluaciones para detectar los problemas de eficacia de los antihelmínticos tan pronto como sea posible. La menor capacidad económica relativa de los productores caprinos frente a otras actividades pecuarias exige métodos diagnósticos muy simples si es que se pretende la adopción de esta metodología diagnóstica. En este contexto, el proyecto contempla en este punto específico el estudio de técnicas y alternativas para simplificar y economizar los métodos actuales para el diagnóstico de la resistencia antihelmíntica bajo situaciones de campo. La dispersión de la resistencia surge como una consecuencia inevitable de las actuales prácticas de aplicación de antiparasitarios desarrolladas en la región y exige abandonar en forma urgente la lógica simplista y los tratamientos empíricos sin sustento epidemiológico que están comprometiendo seriamente la sustentabilidad del control de los nematodos gastrointestinales. Se hace necesario contar con información regional no solo sobre la epidemiología de estos parásitos si no también sobre sus efectos sobre los diferentes estados fisiológicos de los hospedadores caprinos. En una aproximación al problema, el proyecto propone el estudio sobre el impacto productivo y sanitario que ocasionan los nematodes en el periparto y lactación de las hembras caprinas y determinar los efectos de tratamientos estratégicos durante este período fisiológico específico.

Estudio teórico de la interfase electroquímica y otras relacionadas

En términos generales, el presente proyecto esta dedicado al estudio teórico de la interfase electroquímica y otras relacionadas. En lo concreto, se planea como uno de los puntos importantes de este proyecto el estudio del fenómeno de deposición a subpotenciales, que se encuentra relacionado con la adsorción de átomos metálicos sobre una superficie metálica de naturaleza diferente a la de los adsorbatos. Este fenómeno reviste por una parte interés básico, ya que los resultados experimentales proporcionan información sobre las complejas interacciones que tienen lugar en la superficie de un sólido, y por otra parte también interés aplicado, ya que la deposición de un metal sobre otro en fracciones de monocapa da como resultado una superficie con propiedades mixtas. (...) Otros de los puntos a considerar en este proyecto es el estudio teórico de algunos aspectos termodinámicos de la transferencia de iones entre líquidos inmiscibles. (...) La mejor comprensión de los procesos asociados con este fenómeno resulta de relevancia para muchas áreas de la química, la físico-química y la biología. Uno de los aspectos a esclarecer es el grado de hidratación que conservan los iones cuando se transfieren de un medio acuoso a un medio orgánico. Otro aspecto también importante a considerar es la forma en que ocurre la más arriba citada transferencia facilitada. (...) En términos generales y a largo plazo, se desea desarrollar una serie de herramientas computacionales que permitan una descripción satisfactoria de los procesos que ocurren en interfases del tipo sólido/vacío, sólido/líquido y líquido/líquido, en las cuales se produzcan fenómenos de adsorción o transferencia de carga que involucren átomos y moléculas. En lo específico se prevé en esta etapa del proyecto: * El estudio del fenómeno electroquímico de subpotenciales, que implica la adsorción de átomos metálicos sobre superficies metálicas. * El estudio termodinámico de la transferencia de iones entre interfases líquido/líquido.

Procesos físicos en relatividad general

Para 1997 se propone realizar las siguientes tareas: Teoría de Superficies Nulas en Relatividad General. * Estudiar la formación de cáusticas y singularidades de las superficies nulas en forma cinemática y dinámica. * Analizar la dinámica de superficies características hasta segundo orden en un esquema perturbativo. * Formalizar la teoría de Superficies Nulas usando espacios fibrados. Cuantificación asintótica del campo gravitatorio. Continuar el estudio del espacio de Hilbert asintótico para el campo gravitatorio. Es conveniente recordar que la cuantifiación de este campo es uno de los problemas teóricos más importantes sin resolver. Cuantificación de Superficies Nulas. Continuar con el estudio de la cuantización del campo gravitatorio usando el formalismo de superficies nulas. Hasta el momento el principal resultado obtenido fue probar que no sólo el campo gravitatorio sino también los puntos del espacio-tiempo se vuelven operadores con relaciones de conmutación. Esto demuestra de manera concreta la especulación de Wheeler que en la gravedad cuántica los puntos del espacio tiempo no están bien definidos. Simulación de un detector de rayos Gamma. (...) Para este año se prevé cumplir las siguientes etapas: * Se estudiarán los efectos de la polarización del fotón incidente en la sección eficaz y su posible método de detección. * Se implementarán las subrutinas correspondientes en las simulaciones Monte Carlo para incorporar secciones eficaces polarizadas en el Código GEANT. Asimismo, se piensa comenzar con el diseño de un nuevo detector de rayos Gamma en un rango de energías (0.1 / 1 MeV) muy inferior al anterior para ser usado como cámara Gamma ultra sensible.

Análisis armónico real

Se continuarán desarrollando y fortaleciendo las líneas de trabajo del grupo de Ecuaciones Diferenciales y Análisis de la FaMAF (Facultad de Matemática, Astronomía y Física) de la Universidad Nacional de Córdoba. Entre los problemas más estudiados en Análisis Armónico Clásico están los de determinar cuándo un operador de evolución es acotado de un espacio Lp en otro Lq. En el origen de esta teoría están los operadores clásicos, como la función armónica conjugada, los potenciales fraccionarios y las transformadas de Riesz. En los últimos años se ha puesto la atención en operadores con núcleos más singulares, como aquellos relacionados con la ecuación de ondas. Tratándose de operadores de convolución con medidas singulares y de soporte compacto, se utilizan técnicas más refinadas. (...) Nos proponemos analizar operadores de este tipo en el caso de que el soporte de m esté contenido en la superficie SÌIRn . Cuando la curvatura gaussiana de S es no nula en cada punto y m es la medida sobre IRn inducida por el elemento de área de S, la respuesta es conocida. Nuestro propósito es estudiar este problema para ciertas superficies S cuya curvatura gaussiana se anula en algunos puntos. En la próxima etapa nos proponemos tratar de generalizar el problema a dimensiones mayores (...). Por otro lado, se estudiarán algunas propiedades de las clases de pesos laterales. (...)

Estudio de propiedades interfaciales de interés en electroquímica, catálisis heterogénea y corrosión

La estructura y propiedades de la interfase electroquímica son el resultado de las interacciones que se producen entre los distintos componentes de una solución electrolítica y el electrodo metálico. En particular, las interacciones anión/metal han sido objeto de considerable interés en los últimos años gracias al desarrollo de nuevas técnicas que han permitido el estudio tanto in situ como ex situ de las características de este enlace de adsorción. Los iones específicamente adsorbidos modifican la distribución de carga y la estructura de la interfase y consecuentemente influencian los procesos que ocurren en ella. De allí que la comprensión de las interacciones anion/electrodo es de fundamental importancia en relación con procesos electroquímicos de relevancia tales como corrosión, UPD y electrocatálisis. Por ello, hemos encarado el estudio de procesos de adsorción de aniones sobre superficies metálicas desde un punto de vista teórico utilizando métodos mecánico cuánticos. El objetivo general de este proyecto es lograr una comprensión a nivel atómico-molecular de los procesos de adsorción en la interfase metal/vacío y metal/solución. Los estudios de adsorción de aniones tienen como objetivo entender desde un punto de vista molecular la naturaleza de procesos tales como fosfatizado de metales, corrosión, disolución de óxidos, cambios de reactividad por el agregado de aditivos, etc. pues la primera etapa de todos estos procesos siempre involucran la adsorción de aniones sobre la superficie. Por ello es necesario realizar simulaciones realísticas que representen adecuadamente el entorno de la interfase electroquímica. Por lo tanto, para poder entender las interacciones anión/metal en la interfase electroquímica es necesario considerar la adsorción de aniones hidratados sobre superficies metálicas como así también la coadsorción de aniones con moléculas de agua y otros aniones. Este grado de complejidad constituye nuestro objetivo general para poder comprender procesos macroscópicos tales como los de corrosión a nivel molecular. Los objetivos específicos de este proyecto son el estudio de las distintas propiedades del enlace anión/metal tales como la energía de adsorción, la transferencia de carga del anión al metal y relajación del anión como consecuencia del proceso de adsorción. Estas propiedades se investigarán tanto para aniones hidratados como no hidratados en presencia de campos eléctricos aplicados externamente y comparables con los que existen en una interfase electroquímica. Se continuarán los estudios de oxoaniones y ahora se considerará la hidratación de ellos, especialmente sulfato. El objetivo en este caso es comprender la influencia de la capa de hidratación en el enlace anión/metal. También se estudiará la influencia del campo eléctrico en la geometría de adsorción de moléculas de agua. El objetivo en este caso es comprender el mecanismo de disociación del agua por efecto del campo eléctrico en sus productos de descomposición: OH- y H3O+.

Adecuación de catalizadores zeolíticos para su aplicación en síntesis de productos químicos finos y catálisis ambiental

La catálisis es la ciencia estratégica por excelencia ya que de ella depende todo el desarrollo de la industria. Si se analiza toda la química y la petroquímica en el mundo se verá que el impacto de ésta alcanza al 50 % en ahorro de material, energía y disminución de sustancias peligrosas para el ambiente. En catálisis heterogénea se emplean materiales sólidos o productos químicos sólidos que poseen un elevado valor de mercado en función de su especificidad. La preparación de dichos materiales involucra principalmente la química del estado sólido y fenómenos de adhesión, gas-sólido y líquido-sólido. Asimismo, presentan una textura complicada y un área superficial bien desarrollada cuya manufactura implica la química coloidal y varios fenómenos de interfase relacionados con la adición, difusión y procesos de movilidad en los sólidos o en sus superficies. Algunos científicos consideran que hacer un catalizador, además de ser una ciencia, es un arte. En este sentido, preparar catalizadores con elevada actividad, selectividad y prolongada vida útil, requiere incrementar el conocimiento de las bases científicas para el desarrollo de diferentes métodos de preparación así como también atender a la actividad inherente a sus componentes (composición química), la estructura física del catalizador, la resistencia mecánica (estabilidad) y las condiciones operativas de la reacción. En función de lo antedicho, cabe señalar que los objetivos de esta investigación son: adecuar y modificar catalizadores zeolíticos selectores de forma según la necesidad del proceso a encarar; y aplicarlos a reacciones de síntesis de productos químicos finos y especialidades, y a procesos catalíticos que involucren el mejoramiento de la calidad del medio ambiente. Para la realización de este plan de trabajo se estudiará el efecto de las condiciones de intercambio en el desarrollo de catalizadores con funciones activas del tipo protónico, amonio, Zn, Ga, Mn, Ni, PB, Mo, Cu, W. También, se tendrá en cuenta su caracterización fisicoquímica y aplicación en reacciones de química fina y catálisis ambiental, tales como: sustitución de aromática electrofílica de anilina con metanol; transalquilación de naftaleno con mesitileno; oxidación de 2 metil naftaleno hacia 2 metil 1,4 naftoquinona (vitamina K3); transformación de residuos plásticos (polietileno, polipropileno y copolimero etileno-polipropileno) en hidrocarburos aromáticos; relación naturaleza sitio activo y actividad catalítica.

Desarrollo de fotosensibilizadores con aplicaciones en la inactivación fotodinámica de microorganismos. Development of photosensitizer with applications in the photodynamic inactivation of microorganisms.

El plan propone desarrollar nuevas agentes fotosensibilizadores derivados de macrociclos pirrólicos con aplicaciones en la inactivación fotodinámica (PDI) de microorganismos. La propuesta abarca el desarrollo de procedimientos apropiados para la síntesis de compuestos derivados de porfirinas, subftalocianinas y ftalocianinas sustituidas en la periferia por grupos que permitan aumentar la actividad biológica. Con la finalidad de incrementar la incorporación intracelular y la actividad fotodinámica se evaluarán sensibilizadores con distinta distribución y número de cargas, en los cuales se ha incrementado el carácter anfifílico por la presencia de grupos lipofílicos y catiónicos. La combinación de un fotosensibilizador con un compuesto antifúngico está diseñada para aumentar la eficiencia en la inactivación de hongos. También serán evaluadas superficies antimicrobianas recubiertas con una película de fotosensibilizadores. En primera instancia, la actividad fotodinámica de los nuevos agentes fototerapéuticos serán evaluados en sistemas biomiméticos conteniendo sustratos biológicamente activos. Los estudios in vitro serán realizados en cultivos de bacterias y levaduras. Esta aplicación presenta considerable importancia en la inactivación de microorganismos patógenos que crecen in vivo en un foco localizado de infección, en la desinfección de fluidos biológicos y aguas contaminadas con microbios resistentes.

Estudios de sistemas organizados con aplicaciones en nanoquímica, síntesis orgánica y en reactividad. Studies of organized systems with applications in nanochemistry, organic synthesis and reactivity.

El objetivo general de este proyecto es el estudio de distintos tipos de sistemas organizados, conocer los factores que determinan la forma de organización y las consecuencias que ésta tiene sobre la reactividad de moléculas que se encuentran en ese entorno organizado. Se pretende realizar, desde la fisicoquímica y la síntesis orgánica, aportes a áreas multidisciplinarias como la nanociencia y la nanotecnología. Se sintetizarán ciclodextrinas anfifílicas y se estudiará su comportamiento en solución y en interfases, sus propiedades de agregación y morfología. Se estudiará también la termodinámica de los procesos y la capacidad catalítica de estas ciclodextrinas anfifílicas en superficies bidimensionales en reacciones de hidrólisis de ésteres. Las ciclodextrinas anfifílicas sintetizadas en el laboratorio se utilizarán también en mezclas con otros surfactantes, con el objetivo de generar medios eficientes respecto a la solubilización y extracción de contaminantes orgánicos desde suelos. Se espera encontrar sistemas que presenten efectos sinérgicos. Se determinará el efecto de la formación de complejos con ciclodextrina sobre las propiedades fisicoquímicas y la reactividad de pesticidas de amplio uso en agricultura, en particular de compuestos organofosforados. Se investigarán ciclodextrinas que permitan controlar la liberación del agroquímico y se realizarán estudios de la reactividad de los pesticidas en solución y en medios que simulen el suelo determinando si la inclusión en las ciclodextrinas modifica la velocidad de descomposición. En la búsqueda de nuevos sistemas microheterogéneos se sintetizarán surfactantes gémini con una cadena hidrocarbonada y una perfluorada y se determinarán sus propiedades. Luego de su caracterización, estos surfactantes se aplicarán en estudios de reactividad de compuestos insolubles en agua.Se estudiará la formación de complejos de ciclodextrina con metales de transición y los mismos se utilizarán como catalizadores en reacciones de oxidación de sulfuros y de alquenos en medios acuosos y no acuosos buscando condiciones donde se logre inducción quiral. Se sintetizarán compuestos azufrados polifuncionales con los cuales se modificarán superficies de nanopartículas por quimioadsorción de los mismos. Dado que se pretende obtener compuestos con propiedades específicas que dependen de su estructura, se llevará a cabo el modelado computacional de las distintas moléculas en estudio, ya que esto podría aportar datos relevantes acerca de qué modificaciones estructurales podrían intensificar la propiedad o propiedades buscadas. En una etapa posterior se correlacionarán las propiedades predichas a través de cálculos teóricos con las observadas experimentalmente, lo que intrínsecamente conlleva a un mayor conocimiento del sistema.Los estudios propuestos en este proyecto permitirán avanzar en la comprensión de los factores supramoleculares que controlan y modulan la interacción de ligandos con sus receptores en interfases y la ocurrencia de reacciones hidrolíticas en interfases autoorganizadas.

Técnicas Experimentales para Caracterizar Flujos Complejos. Experimental techniques for complex flows characterization.

En ambientes fluviales, la interacción del flujo con la geometría del cauce y con los sedimentos del lecho define una dinámica turbulenta compleja en permanente evolución. El nivel de complejidad del flujo aumenta ante la presencia de estructuras hidráulicas (pilas de puentes, protecciones contra erosión, etc.). La mayoría de los ríos, o canales naturales, presentan confluencias y bifurcaciones, en donde se genera una convergencia (o divergencia) del flujo con el resultado de un ambiente hidrodinámico complejo en la cercanía de las uniones (Kenworthy y Rhoads 1995). Bajo estas condiciones no es posible extrapolar las soluciones tradicionales básicas de las ecuaciones de gobierno desarrolladas para canales rectos y uniformes. Algunas investigaciones experimentales realizadas en estos sistemas son las de Best (1988), Rhoads y Sukhodolov (2001), Richardson et al. (1996); Richardson y Thorne (1998, 2001); Parsons et al. (2004); Szupiany et al. (2005).Por otro lado, la zona costera en ambientes marítimos se caracteriza por la existencia de diversos procesos dinámicos, entre los que se destacan la acción de olas, corrientes, interacción olas-corrientes, transporte de sedimentos y cambios batimétricos. Estos se manifiestan en una alteración morfodinámica de la playa generando superficies potenciales de erosión. Así, el diseño de las protecciones costeras (ya sean continuas, como escolleras o muros verticales; o discontinuas como espigones o diques externos) sometidas al clima marítimo bajo distintas condiciones de olas y mareas, alteran los patrones de circulación y de transporte afectando la morfodinámica en su zona de influencia y plantean, por ejemplo, la necesidad de ajustes de los coeficientes de estabilidad y pesos de los bloques de roca de las escolleras. Los problemas generados, son especialmente complejos ya que deben considerarse para su estudio, los niveles de turbulencia, la transmisión del oleaje sobre o a través de la estructura, difracción alrededor de la misma, refracción y shoaling sobre un fondo dinámico, reflexión en la estructura, etc. (Alsina et al., 2007) Revisiones bibliográficas previas muestran que, en ambos ambientes (fluvial y marítimo), es necesario optimizar las técnicas experimentales existentes para que ellas permitan caracterizar con precisión los flujos turbulentos complejos presentes. El objetivo general propuesto en esta investigación es contribuir a mejorar el conocimiento de los procesos hidrodinámicos de flujos turbulentos naturales con y sin la presencia de estructuras hidráulicas que den lugar a formaciones complejas (3D). Para alcanzar este objetivo se propone realizar una recopilación de antecedentes y un análisis crítico detallado de los equipos de ultima generación para mediciones de flujo con alta frecuencia y resolución disponibles en el Laboratorio de Hidráulica (LH) de la Universidad Nacional de Córdoba (UNC): ADV 3D (Acoustic Doppler Velocimeter de Sontek) y laser PIV 2D (Particle Image Velocimeter de Dantec). A estos equipamientos se le agrega un moderno equipo de generación bidimensional de oleaje con absorción dinámica (adquiridos a HR Ltd. en 2007 por el CAI 085 del FONTAR). Finalmente se prevé utilizar este equipamiento durante el desarrollo de experimentos y mediciones los cuales se realizarán sobre modelos físicos fluviales y costeros diseñados y construidos con y sin estructuras que interactúen con flujo turbulentos complejos. Los resultados obtenidos en este proyecto permitirá alcanzar una mejor comprensión de los procesos hidrodinámicos de los flujos turbulentos complejos, lo cual es necesario y de gran utilidad para realizar un manejo apropiado de los ambientes fluviales y marítimos, teniendo como campo directo de aplicación el correcto diseño de estructuras hidráulicas, asistiendo a la toma de medidas correctivas en sistemas naturales sometidos a procesos erosivos o de sedimentación, y contribuyendo de esta forma al manejo ambientalmente sustentable de los recursos.

DOMESTICACIÓN, CULTIVO Y EVALUACIÓN DE PRINCIPIOS ACTIVOS DE PLANTAS AROMÁTICAS Y MEDICINALES NATIVAS DE ARGENTINA

Estudios etnobotánicos demuestran que varios géneros de plantas de la región central de Argentina pueden ser seleccionados por su uso en la medicina tradicional para resolver problemas de distintas enfermedades, como las oncológicas, gastrointestinales, las provocadas por virus, entre muchas otras. Por otra parte resulta de marcado interés encontrar, a partir de especies vegetales, drogas que como tales o por sus derivados semisintéticos puedan tener aplicación en tratamientos curativos o quimiopreventivos de diferentes patologías incluyendo infecciones microbianas, diversos tipos de cáncer, alteraciones del sistema inmune, como así mismo que presente actividad contra insectos que actúan como reservorios y vectores de patógenos de importancia sanitaria para el hombre y/o animales. Frente a estos descubrimientos aumenta la demanda de grandes volúmenes de plantas fuente de principios activos, lo que se cubre con la recolección directa de plantas silvestres. La práctica extractiva, a veces destructiva, puede llevar a las especies en cuestión a su potencial peligro de extinción. Se vuelve imperioso generar el conocimiento necesario para poner en cultivo a las especies amenazadas. El posterior mejoramiento genético llevará a lograr productos de calidad y productividad, que aseguren su inserción en un mercado competitivo. Además, por ser cultivos alternativos a desarrollarse en pequeñas superficies, es posible asegurar el desarrollo de regiones tradicionalmente postergadas que poseen escasos recursos genuinos para generar ingresos. El presente proyecto se desarrollará estudiando tres especies aromáticas nativas: carqueja (Baccharis crispa), peperina (Mintostachys verticillata) y suico (Tagetes minuta). Se plantea que: 1) Existe variabilidad dentro y entre poblaciones carqueja y estas diferencias están relacionadas al ambiente; 2) Existen genotipos de peperina y de suico con características agronómicas y bioquímicas distinguibles, a partir de los cuales es posible generar variedades selectas por rendimiento y calidad; 3) La puesta a punto de metodologías de multiplicación y de prácticas culturales adecuadas para las especies en estudio permite preservar germoplasma proveniente de poblaciones nativas y llevar a cabo la producción en cultivo de las mismas; 4) Las especies en estudio son fuente de compuestos con bioactividad de interés médico-veterinario, entre los que existe gran variabilidad. Por lo tanto se pretende conservar el germoplasma de especies nativas de importancia por sus bioactividades, buscar variabilidad para caracteres morfológicos y de principios activos, profundizar estudios que avancen en la domesticación de estas especies para generar cultivos sustentables e identificar genotipos superiores por sus principios activos que expresen alta bioactividad. En este contexto se tendrá en cuenta los distintos grados de avance de cada una de las especies en estudio. Se realizarán muestreos in situ y ex situ (cultivo a campo), donde se evaluarán caracteres morfológicos y fenológicos para determinar la variabilidad poblacional y orientar el proceso de selección y domesticación. Se destilará material para la obtención del aceite esencial que será cuantificado y analizado en su composición química por GC/MS. A su vez se realizarán extractos acuosos y orgánicos que, junto con los aceites esenciales, serán utilizados en ensayos de bioactividad sobre larvas de mosquitos, virus y cultivos celulares donde se evaluará si el efecto de cada muestra varía según su composición química. La evaluación del germoplasma disponible de las especies en estudio permitirá avanzar sobre varios problemas relacionados con su conservación, la domesticación y la selección por rendimiento y producción de principios activos. De esta manera se realizarán avances significativos en los estudios de plantas medicinales nativas, generando resultados de gran aplicación y propuestas productivas para regiones que resultan marginales para otros cultivos.

Fluorosis endémica en el noroeste de la provincia de Cordoba: remoción de fluoruro del agua con filtros domiciliarios.

En el noroeste de la provincia de Córdoba, el agua utilizada para consumo humano contiene elevadas concentraciones de fluoruro (F-). La fluorosis endémica es un serio problema de salud pública que provoca principalmente fluorosis dental y esquelética, entre otras alteraciones. La fluorosis dental se caracteriza por la aparición de alteraciones en el esmalte dental, desde finas manchas blancas (grado leve) hasta manchas de color marrón oscuro con erosión del esmalte (grado moderado a severo). Integrantes del presente proyecto realizaron estudios en los establecimientos educacionales de Nivel Primario ubicados sobre la ruta nacional 38, al norte de Capilla del Monte, demostrando que el 86% de las superficies dentales estudiadas presentan distintos grados de fluorosis dental. Esta situación se traduce en serias consecuencias en la salud bucodental y en los aspectos psíquico y social de los individuos, detectándose en adolescentes de la zona acciones discriminatorias y auto-discriminatorias por razones estéticas, contribuyendo incluso a la deserción escolar. Hasta la actualidad, no se ha realizado el relevamiento en toda la población de las comunas comprendidas en esta zona con fluorosis endémica; sólo se ha investigado la salud bucodental de dos de sus comunas, que representan menos del 10% en los departamentos Punilla norte y Cruz del Eje. Ante la ausencia de una fuente alternativa de agua potable en la comuna de Charbonier y el bajo nivel socio-económico de sus habitantes, surge como alternativa la remoción del F- del agua mediante un procedimiento accesible a los pobladores. En otros países, una vía para solucionar esta problemática consiste en el uso de sistemas domiciliarios de remoción de flúor, basados en el uso de arcillas como adsorbentes de F-. Los análisis de la composición de los suelos de esta región (detallados por el INTA) son promisorios en este sentido. Las Hipótesis que guían el presente proyecto de investigación y desarrollo postulan la factibilidad de encontrar arcillas del lugar en estudio, que posean la capacidad de remover el F- del agua, y de diseñar un filtro domiciliario con dicho material adsorbente para ser aplicado por los pobladores. Como objetivo general se propone investigar y desarrollar un método de remoción de F- del agua potable que sea accesible a los habitantes de la zona con fluorosis endémica del noroeste cordobés. Para ello es necesario delimitar en una primera etapa la extensión del área total afectada por esta problemática, en los departamentos Punilla norte y Cruz del Eje, midiendo los niveles de F- en agua utilizada para el consumo en las diferentes comunidades. Además, se relevarán las consecuencias en la salud bucodental de sus pobladores, midiendo el grado de fluorosis dental en niños que concurren a los establecimientos educacionales de Nivel Primario. Esto permitirá identificar, de acuerdo al origen de los niños estudiados, las zonas de fluorosis endémicas más comprometidas. En cada zona se recolectará muestras de suelos arcillosos a fin de evaluar su capacidad de adsorción de F-. Una vez hallado el material óptimo se desarrollará un sistema domiciliario para la remoción de F- del agua mediante el diseño de un filtro con material adsorbente (arcillas) que permita obtener agua con niveles normales de F- para cada grupo familiar, de fácil uso, eficaz y económicamente accesible. El diseño del filtro se realizará con el asesoramiento de una empresa dedicada a este rubro. Los resultados del presente proyecto serán de utilidad para la salud pública y componen un potencial camino a seguir para solucionar la problemática de la región en estudio y otras regiones con fluorosis endémica del país.