Desarrollo de sistemas nano/micro-particulados con aplicación en la fotodegradación selectiva de contaminantes orgánicos en solución. Development of nano / micro-particles systems with application to selective photodegradation of organic pollutants in solution.

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. Water-soluble organic molecules such as certain non-biodegradable herbicides, industrial dyes and metabolites of widespread use drugs are a major source of pollution in groundwater from agricultural areas and in industrial and domestic effluents. Photo-catalytic reactions by UV-visible irradiation and organic sensitizers are one of the most economical and convenient methods for the decomposition of pollutants into harmless byproducts. In many applications it is highly desirable a high degree of specificity, effectiveness and speed of degradation of specific pollutants present in a complex mixture. In particular nano/micro-particles systems that form stable aqueous suspensions are highly desirable because they allow for easy application and effective decontamination of large volumes of fluids. Herein we propose the development of nano/micro particles composed by molecularly imprinted polymers (MIP) and photo-sensitizers (PS). The specific binding of MIP and the photo-catalytic ability of the sensitizers are used to achieve the photo-decomposition of specific "template" molecules in complex mixtures. Mini-emulsion polymerization techniques will be used to synthesize nano/micro MIP-FS systems. Spectroscopy (steady-state and time resolved) and chromatography (GC and HPLC) will be used to characterize efficiency, mechanisms and specificity of photo-degradation in these systems. In addition single molecule/particle fluorescence spectroscopy techniques will be used to directly measure distributions of binding affinities and photo-degradation efficiency in individual particles. The proposed studies point to a more detailed understanding of the factors affecting the photo-degradation efficiency in nano/micro-particles and to apply that knowledge in the design of optimized systems for photo-selective destruction of socially relevant aqueous pollutants.

Enfermedad de Chagas: epidemiología de vectores y estrategias educativas para la vigilancia entomológica en áreas de riesgo del norte de la provincia de Córdoba. Chagas disease: epidemiology of vectors and educational strategies for entomological surveillance in risk areas of northern province of Cordoba.

La Enfermedad de Chagas es considerada en términos sociales y económicos, una de las enfermedades parasíticas más importantes de América Latina. La transmisión vectorial de esta enfermedad ha sido interrumpida en gran parte de América Latina sin embargo, el control vectorial no ha podido lograr la sostenibilidad y la efectividad necesarias para interrumpir la transmisión vectorial en la región del Gran Chaco de Argentina, Bolivia y Paraguay. La permanencia de poblaciones residuales de triatominos en estructuras peridomiciliarias permite una rápida recuperación del vector, sugiriéndose que estas poblaciones serían la principal fuente de reinfestación de la vivienda humana. Este escenario plantea por lo tanto la necesidad de estudiar con más profundidad las poblaciones de triatominos presentes en los peridomicilios para comprender su dispersión, capacidad de domiciliación y así entender el posible peligro que pueden presentar para el hombre como especies vectoras de la enfermedad de Chagas. Dentro de la provincia de Córdoba existen áreas que por la presencia histórica de triatomineos, la notificación reciente de casos de Chagas vectorial y el registro de especies silvestres invadiendo los domicilios merecen un estudio más profundo. Es por ello que se propone realizar un relevamiento de las especies de triatomineos que habitan los domicilios y peridomicilios en estas zonas, calcular los índices de infección con Trypanosoma cruzi que presentan, caracterizar su perfil alimentario, los factores de riesgo que favorecen su refugio, su capacidad dispersiva y diferenciar fenotípicamente entre las poblaciones peridomésticas para comprender mejor el posible peligro que pueden presentar para el hombre como especies vectoras de la enfermedad de Chagas. Además, y de manera complementaria, se aplicarán estrategias educativas en el ámbito escolar que sirvan para la vigilancia entomológica y acciones preventivas de la Enfermedad de Chagas. La determinación del perfil alimentario pautará la potencialidad de cada vector, siendo esta información fundamental para el análisis de situaciones epidemiológicas de riesgo. La capacidad dispersiva y la diferenciación fenotípica de las poblaciones permitirán conocer el posible movimiento y flujo de triatominos desde y hacia la vivienda humana. La determinación de los factores que favorecen el refugio de triatominos permitirá conocer el nivel de riesgo en que se encuentra cada domicilio. Además, considerando la importancia de las poblaciones peridomésticas en los procesos de reinfestación, se analizará la capacidad dispersiva que presentan los triatominos a través de su estado nutricional y, mediante la morfometría clásica y geométrica, se analizará como se estructura la diversidad fenotípica en los domicilios y peridomicilios. La aplicación de estrategias educativas en el ámbito escolar favorecerá el conocimiento en general de esta enfermedad, la vigilancia entomólogica y las acciones preventivas por parte de los niños en edad escolar. Chagas disease is considered socially and economically, one of the most important parasitic diseases in Latin America. Vector transmission of this disease has been interrupted in much of Latin America, however, vector control has failed to achieve sustainability and effectiveness necessary to interrupt the vector transmission in the Gran Chaco region of Argentina, Bolivia and Paraguay. The permanence of residual populations of triatomine in the peridomiciliary structures enables fast recovery of the vector, suggesting that these populations would be the main source of reinfestation of human dwellings. Within the province of Córdoba, there are areas that the historical presence of triatomines, the recent notification of cases of Chagas vector and recording of wild species invading the homes deserve further study. That is why, there will be a survey of Triatominae species that inhabit the domiciles and peridomiciles in these areas, rates of infection with Trypanosoma cruzi, their host feeding preferences, the risk factors that favor its shelter, their dispersive capacity and phenotypic differentiation between peridomestic populations, to better understand the potential danger they may present to the man and vector species of Chagas disease. In addition, complementary, educational strategies in schools were implemented that serve for entomological surveillance and preventive actions of Chagas disease. The determination of the potential food profile patterns of each vector is essential for epidemiological analysis of risk situations. Dispersive capacity and phenotypic differentiation of populations may allow understanding the movement and flow of triatomines and from human habitation.