Manipulación acustica del orden y dinámica molecular en estructuras mesomorficas de organización lamelar. Acoustic manipulation of molecular order and dynamics in mesomorphic structures of lamellar organization.

El control de propiedades hidrodinámicas capaces de influir en la mecánica de ruptura y poración de sistemas lamelares o membranas es de fundamental interés para diferentes aplicaciones biotecnológicas. Resulta de particular interés la conexión entre los procesos microscópicos relacionados al tipo de moléculas o unidades básicas, el orden determinado en el auto-ensamblado de las mismas y la dinámica local del sistema, con las propiedades físicas que determinan el comportamiento macroscópico bajo estimulación acústica. Resultados logrados recientemente sugieren la existencia de resonancias hidrodinámicas que podrian ser utilizadas para lograr la inestabilidad del sistema a baja potencia acústica. Se realizaran estudios experimentales utilizando principalmente técnicas que combinan resonancia magnética nuclear (RMN) y la sonicación de la muestra. También se realizarán estudios teóricos y simulaciones numéricas que permitan modelar los sistemas bajo estudio. Se propone dar continuidad al desarrollo de una técnica de relaxometría magnética nuclear en la cual se estimula acústicamente a la muestra durante el proceso de relajación magnética nuclear, y continuar la implementación de técnicas de RMN con resolución espacial que permitan complementar los estudios mencionados. Se espera comprender los mecanismos físicos que determinan la estabilidad de fases lamelares, logrando un modelo verificable y consistente que permita relacionar las propiedades mecánicas e hidrodinámicas con las propiedades de orden y dinámica molecular. Asimismo, se espera lograr avances en el desarrollo de las técnicas experimentales involucradas. La importancia del proyecto radica en el enfoque del problema. A diferencia de casi la totalidad de los estudios reportados, nuestro interés se enfoca en mecanismos de interacción entre la membrana y el campo acústico que sean eficientes a baja potencia acústica, en un régimen donde los gradientes térmicos y la cavitación sean despreciables.

Dinámica Cuántica de Sistemas Complejos: Fundamentos y Aplicaciones. Quantum Dynamics in Complex Systems: Fundamentals and Aplications.

El procedimiento de revertir la dinámica colectiva (diablillo de Loschmidt apresurado) mediante un pulso de radio frecuencia, permite generar un Eco de Loschmidt, es decir la refocalización de una excitación localizada. Alternativamente, en acústica es posible implementar un Espejo de Reversión Temporal, que consiste en la progresiva inyección de una débil excitación ultrasónica en la periferia de un sistema, para construir una excitación que se propaga "hacia atrás". Así, podemos afirmar que es posible revertir y controlar la dinámica. Sin embargo, aún no se posee una comprensión detallada de los mecanismos que gobiernan estos procedimientos. Este proyecto busca responder las preguntas que posibilitan esta comprensión.

ETIOLOGÍA E IMPORTANCIA ECONÓMICA DE UNA NUEVA ENFERMEDAD VIRAL DE BATATA EN LA PROVINCIA DE CÓRDOBA

La batata se ubica en el séptimo lugar como cultivo destinado a la alimentación humana, y en el quinto luego de arroz, trigo, maíz y mandioca. Globalmente, existen 8 millones de hectáreas plantadas con batata y, aproximadamente el 95% de esa superficie se ubica en más de un centenar de países en desarrollo. En Argentina, la región pampeana (Buenos Aires, Córdoba y Santa Fe) y el NEA representan el 83% de la superficie plantada. Córdoba y Buenos Aires constituyen las principales provincias productoras. A pesar de su importancia potencial en la alimentación humana y animal, como producto exportable y para industrialización, se viene registrando una marcada reducción en el área cultivada con esta hortícola y, entre las causas más relevantes que determinan este fenómeno, se encuentran las enfermedades virales. Históricamente estas patologías han sido la principal limitante en la producción de este cultivo en Argentina y, especialmente en Córdoba. Recientemente y, tras brindar solución al grave problema ocasionado por el “enanismo clorótico” (Sweet potato chlorotic dwarf disease), virosis que afectó al cv Morada INTA en la década del 90, se observó, en nuestra provincia, la aparición de una severa sintomatología viral en lotes de producción implantados con el cv Arapey INIA, genotipo de creciente difusión en el cultivo por sus buenas características agronómicas. En virtud de dicha sintomatología, se sugiere que en la nueva patología viral se halla involucrado más de un agente etiológico y que la misma produce daños económicos en la producción de Arapey INIA. Por otra parte, la identificación de el/los virus presentes en la nueva patología es el primer eslabón para la búsqueda de resistencia a los mismos. Se supone, además, que, en germoplasma selecto de batata existen fuentes de resistencia a el/los virus involucrados y, que, al menos uno de los agentes patógenos de esta virosis de Arapey INIA, es transmitido por moscas blancas. Se propone, como paso inicial para el control de la nueva etiología: caracterizar biológica, serológica y molecularmente a el/los virus involucrados en ella; preparar reactivos de diagnóstico para los mismos y evaluar la gravedad de esta virosis a través de la estimación de su incidencia, prevalencia y severidad y de los daños que provoca sobre los componentes de rendimiento, en zonas productoras de la provincia de Córdoba. Por otra parte y, debido a que una de las principales formas de control de estas enfermedades es a través del empleo de germoplasma resistente y, considerando que la mayoría de los cultivares comerciales de batata, incluído Arapey INIA poseen escasa variabilidad genética por ser monoclonales, se pretende explorar molecularmente para genes de resistencia en aproximadamente 30 genotipos (clones) promisorios procedentes de la EEA INTA San Pedro ( Bs.As.), empleados como parentales en policruzamientos, además de hacerlo en el genotipo bajo estudio (Arapey INIA).

Dinámica poblacional de Streptococcus mutans en niños de edad escolar de la provincia de Córdoba. Population dynamics of Streptococcus mutans in school age children in the province of Córdoba

La caries dental es una enfermedad infecciosa, crónica y trasmisible, que se caracteriza por la desmineralización de los tejidos duros del diente, producida por la acción de los ácidos resultantes de la actividad metabólica del biofilm desarrollado sobre los dientes. Si bien, la etiología de la caries sería polimicrobiana, los estreptococos del grupo mutans son señalados como los principales protagonistas en el inicio de la lesión cariosa. En la pared celular se destacan proteínas que participan en procesos de adhesión, agregación y co-agregación, además de polisacáridos que muestran distintas especificidades antigénicas, lo que permite distinguir cuatro serotipos: c, e, f y k. Es escasa la información de las características antigénicas de las cepas circulantes de estreptococos del grupo mutans y se desconoce la relación de las mismas con la actividad de caries. En este estudio nuestros objetivos son identificar y caracterizar fenotípica y genotípicamente las cepas de estreptococos del grupo mutans circulantes en la provincia de Córdoba. La población de estudio estará constituida por escolares, urbano–marginales de la capital y del interior de la provincia. Se determinarán los serotipos de las mismas a través de de amplificaciones por PCR de tipo multiplex y luego se secuenciarán 8 genes a través de la técnica de tipado multilocus, con el fin de realizar estudios de sistemática molecular, y de estimar la estructura genética de S. mutans. Una vez que se hayan caracterizado los patrones de diversidad y distribución geográfica de S. mutans del centro de Argentina, se intentará dilucidar cómo se relacionan la diversidad genética con la experiencia de caries de los niños del estudio. Se analizarán de forma conjunta nuestros resultados con los publicados por otros autores. De esta forma se logrará una mejor comprensión de los factores históricos y ecológicos que han moldeado su distribución y aportar conocimientos a la sistemática del grupo “mutans” en relación a otras bacterias del género Streptococcus. Dental caries is an infectious, chronic and transmissible disease, characterized by demineralization of the hard tissues of the teeth, produced by the action of acids resulting from the metabolic activity of biofilm developed on the teeth. Although the etiology of caries would be polymicrobial, the streptococci of the mutans group are identified as the major responsible in the initiation of the carious lesion. In the cell wall there are proteins involved in adhesion, aggregation and co-aggregation processes, as well as polysaccharides that present different antigenic specificities, which allow the distinction of four serotypes c, e, f and k. There is little information about the antigenic characteristics of the Streptococcus mutans strains and the relationship of those characteristics with the caries activity is unknown. In the present study our goals are to identify and characterize the phenotypic and genotypic strains of streptococci of the mutans group circulating in the province of Cordoba. The study population will consist of urban and rural scholar children from Cordoba city and from the interior of the province. In order to study the molecular systematic, and the genetic structure of S. mutans, different serotypes will be determined by multiplex PCR amplifications and eight genes will be sequenced by using the multilocus typing technique. Once the diversity and the geographical distribution patterns of S. mutans from the center of Argentina is characterized, we will attempt to clarify how the genetic diversity is related with the caries experience in the children of the study. Our results will be analyzed together with those published by other authors. This will achieve a better understanding of the historical and ecological factors that shaped the bacteria’s distribution and will contribute to the knowledge of the systematic of the mutans group in relation to other bacteria of the genus Streptococcus.

Dinámica y cinética de los procesos físicos y químicos del radical OH con compuestos orgánicos volátiles (COVs) de relevancia atmosférica. Dynamics and kinetics of the physical and chemical processes of OH radicals with atmospheric relevant volatile organic compounds (VOCs)

El objetivo del presente proyecto es estudiar los procesos físicos y químicos del radical OH con compuestos orgánicos volátiles (COVs), con los cuales sea factible la formación de agregados de van der Waals (vdW) responsables de la curvatura en los gráficos de Arrhenius, empleando técnicas modernas, complementarias entre si y novedosas en el país. El problema será abordado desde tres perspectivas complementarias: 1) estudios cinéticos, 2) estudios mecanísticos y de distribución de productos y 3) estudios de la dinámica de los procesos físicos y químicos. La finalidad es alcanzar una mejor comprensión de los mecanismos que intervienen en el comportamiento químico de especies presentes en la atmósfera y obtener datos cinéticos de alta calidad que puedan alimentar modelos computacionales capaces de describir la composición de la atmósfera, presente y futura. Los objetivos son estudiar: 1) mediante fotólisis láser pulsada con detección por fluorescencia inducida por láser (PLP-LIF), en reactores de flujo, la cinética de reacción del radical OH(v”=0) con COVs que presentan gráficos de Arrhenius curvos con energías de activación negativas, tales como alcoholes insaturados, alquenos halogenados, éteres halogenados, ésteres alifáticos; 2) en una cámara de simulación de condiciones atmosféricas de gran volumen (4500 L), la identidad y el rendimiento de productos de las reacciones mencionadas, a fines de evaluar su impacto atmosférico y dilucidar los mecanismos de reacción; 3) mediante haces moleculares y espectroscopía láser, la estructura y reactividad de complejos de vdW entre alcoholes insaturados o aromáticos (cresoles) y el radical OH, como modelo de los aductos propuestos como responsables de la desviación al comportamiento de Arrhenius de las reacciones mencionadas; 4) mediante PLP-LIF y expansiones supersónicas, las constantes específicas estado a estado (ksts) de relajación/reacción del radical OH(v”=1-4) vibracionalmente excitado con los COVs mencionados. Los resultados experimentales obtenidos serán contrastados con cálculos ab-initio de estructura electrónica, los cuales apoyarán las interpretaciones, permitirán proponer estructuras de estados de transición y aductos colisionales, como así también calcular las frecuencias de vibración de los complejos de vdW para su posterior asignación en los espectros LIF y REMPI. Asimismo, los mecanismos de reacción propuestos y los parámetros cinéticos medidos experimentalmente serán comparados con aquellos obtenidos por cálculos teóricos. The aim of this project is to study the physical and chemical processes of OH radicals with volatile organic compounds (VOCs) with which the formation of van der Waals (vdW) clusters, responsible for the observed curvature in the Arrhenius plots, might be feasible. The problem will be addressed as follow : 1) kinetic studies; 2) products distribution and mechanistic studies and 3) dynamical studies of the physical and chemical processes. The purpose is to obtain a better understanding of the mechanisms that govern the chemical behavior of species present in the atmosphere and to obtain high quality kinetic data to be used as input to computational models. We will study: 1) the reaction kinetics of OH (v”=0) radicals with VOCs such as unsaturated alcohols, halogenated alkenes, halogenated ethers, aliphatic esters, which show curved Arrhenius plots and negative activation energies, by PLP-LIF, in flow systems; 2) in a large volume (4500 L) atmospheric simulation chamber, reaction products yields in order to evaluate their atmospheric impact and reaction mechanisms; 3) using molecular beams and laser spectroscopy, the structure and reactivity of the vdW complexes formed between the unsaturated or aromatic alcohols and the OH radicals as a model of the adducts proposed as responsible for the non-Arrhenius behavior; 4) the specific state-to-state relaxation/reaction rate constants (ksts) of the vibrationally excited OH (v”=1-4) radical with the VOCs by PLP-LIF and supersonic expansions. Ab-initio calculations will be carried out to support the interpretation of the experimental results, to obtain the transition state and collisional adducts structures, as well as to calculate the vibrational frequencies of the vdW complexes to assign to the LIF and REMPI spectra. Also, the proposed reaction mechanisms and the experimentally measured kinetic parameters will be compared with those obtained from theoretical calculations.

Enfermedades de origen viral u ocasionadas por mollicutes en los nuevos escenarios del cultivo en la provincia de Córdoba.

Argentina es el tercer exportador mundial de maíz luego de Estados Unidos y Brasil. La estimación de la campaña 2009/10 indica que la producción mundial de maíz alcanzaría los 832,37 millones de toneladas, cerca de 23 millones de toneladas más que lo cosechado durante la campaña anterior y 21 millones de toneladas mas que lo cosechado en la campaña récord de 2007/08 (USDA, 2010). La cosecha de maíz 2009/10 en Argentina sería récord, llegando a los 22,5 millones de toneladas lo que significaría un incremento de 53% respecto de la campaña anterior, igualando el récord de la campaña 2006/07. El aumento de la potencialidad de rendimiento se concibe desde un cultivo sin incidencia de enfermedades. La predicción de la ocurrencia y del riesgo de daño asociado a las enfermedades de los cultivos a gran escala, la determinación del riesgo de distribución de pestes exóticas o emergentes en la agricultura sustentable, la evaluación de riesgo/beneficio del control biológico y la evaluación de enfermedades asociadas con el calentamiento global o el cambio de prácticas culturales son tópicos importantes en la ciencia agropecuaria moderna. Las enfermedades del maíz, en especial las producidas por virus y mollicutes se han incrementado en los últimos años debido, entre otras causas, al cultivo continuo desde el norte del país y países vecinos desde donde migran los vectores, a los cultivares de alto rendimiento que en muchos casos son susceptibles a estos patógenos y en gran medida a los cambios climáticos globales que generan que virosis de zonas tropicales y subtropicales se extiendan a zonas templadas. El principal enfoque para el control es el conocimiento del ciclo epidemiológico de la enfermedad ubicado para cada ambiente. En este marco es que desde el Departamento de Graduados de la Fac. de Cs. Agropecuarias, junto con la Secretaría de Extensión surgió la necesidad de la transferencia de los resultados de la investigación. Los conocimientos adquiridos en investigación hasta el presente, en toda la extensión de la Provincia de Córdoba, servirán a profesionales asesores, empresas semilleras y de insumos agropecuarios, productores y estudiantes próximos a graduarse a conocer estas enfermedades, sus vectores, las condiciones predisponentes y tener acceso a información actualizada para lograr su manejo con medidas preventivas desde el momento de la compra de los insumos agropecuarios, el sistema de labranza y de las fechas de siembra. Entrenar al productor para que adquiera esta habilidad le permitirá escapar a pérdidas de hasta 60% del lote, como son las producidas en la Provincia por algunas virosis como el Mal de Río Cuarto (March et al., 1993, Gaceta agronómica 76: 384), o pérdidas no perceptibles pero reales, de 14% en plantas con esta enfermedad respecto a plantas sanas (Ornaghi et a., 1995, IX J. Fitosanitarias Argentinas: 84). Otras virosis, como el mosaico común, no producen grandes epidemias sino son incidiosas, están presentes todos los años con pérdidas de producción a niveles tan significativos como 5,5 qq/ha e incidencias de hasta 44% en la Provincia (Lenardón y Giolitti, 1999, Proyecto de Investig. en Fitovirología INTA-JICA) y requiere certificación sanitaria para la exportación del grano pues se transmite por semilla. Por su parte, mollicutes emergentes como el Corn stunt spiroplasma, se han detectado en Córdoba con incidencias de 61% en lotes de Justiniano Posse y de 80% en Sarmiento, habiéndose detectado en la campaña 2009/10 en 4 localidades de la Provincia. Virosis re-emergentes como el MCMV, que produce necrosis letal del maíz en sinergismo con otras virosis, han hecho su reaparición con niveles de hasta 18% de infección. Reconocer sus síntomas y conocer las formas de dispersión y transmisión permitirá al profesional y al productor la evaluación del problema y tomar medidas de prevención y manejo de estas enfermedades para lograr los rendimientos esperados.