Diseño y caracterización de plataformas de biorreconocimiento basadas en el uso de nanoestructuras, biomoléculas y polímeros. Aplicaciones para el desarrollo de (bio)sensores electroquímicos. Design and characterization of biorecognition platforms based on the use of nanostructures, biomolecules and polymers. Applications for the development of electrochemical (bio)sensors.

Los requerimientos de métodos analíticos que permitan realizar determinaciones más eficientes en diversas ramas de la Química, así como el gran desarrollo logrado por la Nanobiotecnología, impulsaron la investigación de nuevas alternativas de análisis. Hoy, el campo de los Biosensores concita gran atención en el primer mundo, sin embargo, en nuestro país es todavía un área de vacancia, como lo es también la de la Nanotecnología. El objetivo de este proyecto es diseñar y caracterizar nuevos electrodos especialmente basados en el uso de nanoestructuras y estudiar aspectos básicos de la inmovilización de enzimas, ADN, aptámeros, polisacáridos y otros polímeros sobre dichos electrodos a fin de crear nuevas plataformas de biorreconocimiento para la construcción de (bio)sensores electroquímicos dirigidos a la cuantificación de analitos de interés clínico, farmaco-toxicológico y ambiental.Se estudiarán las propiedades de electrodos de C vítreo, Au, "screen printed" y compósitos de C modificados con nanotubos de C (CNT) y/o nanopartículas (NP) de oro y/o nanoalambres empleando diversas estrategias. Se investigarán nuevas alternativas de inmovilización de las biomoléculas antes mencionadas sobre dichos electrodos, se caracterizarán las plataformas resultantes y se evaluarán sus posibles aplicaciones analíticas al desarrollo de biosensores con enzimas y ADNs como elementos de biorreconocimiento. Se funcionalizarán CNT con polímeros comerciales y sintetizados en nuestro laboratorio modificados con moléculas bioactivas. Se diseñarán y caracterizarán nuevas arquitecturas supramoleculares basadas en el autoensamblado de policationes, enzimas y ADNs sobre Au. Se evaluarán las propiedades catalíticas de NP de magnetita y de perovskitas de Mn y su aplicación al desarrollo de biosensores enzimáticos. Se diseñarán biosensores que permitan la detección altamente sensible y selectiva de secuencias específicas de ADNs de interés clínico. Se estudiará la interacción de genotóxicos con ADN (en solución e inmovilizado) y se desarrollarán biosensores que permitan su cuantificación. Se construirán biosensores enzimáticos para la cuantificación de bioanalitos, especialmente glucosa, fenoles y catecoles, y sensores electroquímicos para la determinación de neurotransmisores, ácido úrico y ácido ascórbico. Se diseñarán nuevos aptasensores electroquímicos para la cuantificación de biomarcadores, comenzando por lisozima y trombina y continuando con otros de interés regional/nacional.Se emplearán las siguientes técnicas: voltamperometrías cíclica (CV), de pulso diferencial (DPV) y de onda cuadrada (SWV); "stripping" potenciométrico a corriente constante (PSA); elipsometría; microbalanza de cristal de cuarzo con cálculo de pérdida de energía por disipación (QCM-D); resonancia de plasmón superficial con detección dual (E-SPR); espectroscopía de impedancia electroquímica (EIE); microscopías de barrido electroquímico (SECM), de barrido electrónico (SEM), de transmisión (TEM) y de fuerzas atómicas (AFM); espectrofotometría UV-visible; espectroscopías IR, Raman, de masas, RMN.Se espera que la inclusión de los CNT y/o de las NP metálicas y/o de los nanoalambres en los diferentes electrodos permita una mejor transferencia de carga de diversos analitos y por ende una detección más sensible y selectiva de bioanalitos empleando enzimas, ADN y aptámeros como elementos de biorreconocimiento. Se espera una mayor eficiencia en los aptasensores respecto de los inmunosensores, lo que permitirá la determinacion selectiva de diversos biomarcadores. La modificación de electrodos con nanoestructuras posibilitará la detección altamente sensible y selectiva del evento de hibridación. La respuesta obtenida luego de la interacción de genotóxicos con ADN permitirá un mejor conocimiento de la asociación establecida, de la cinética y de las constantes termodinámicas. Los neurotransmisores podrán ser determinados a niveles nanomolares aún en muestras complejas.

Sensores basados en nanocavidades de sistemas supramoleculares. Sensors based on nanocavities of supramolecular systems.

Uno de los grandes desafíos analíticos es resolver la complejidad del análisis de cantidades trazas de compuestos orgánicos debido a la baja sensibilidad analítica de las técnicas usuales que permiten una determinación específica como IR o RMN. El uso de espectrofotometría UV-Visible y espectroluminiscencia, técnicas que presentan mayor sensibilidad, se ve dificultada en muchos casos por el efecto matriz producido en el tratamiento de muestras reales y complejas o pérdida de la selectividad debido a la superposición de bandas.La interacción por formación de complejos entre determinados sustratos y receptores macrocíclicos que presentan poros o cavidades nanométricas, puede afectar las propiedades espectroscópicas de los sustratos. La respuesta de técnicas sensibles puede traducirse así en un análisis selectivo debido al reconocimiento molecular que se establece entre un dado receptor y el sustrato de interés. Por otra parte puede mejorar la sensibilidad debido a efectos de micropolaridad del medio, a efectos de restricciones de grados de libertad, por compartamentalización o protección de los estados excitados de los sustratos incluidos. El uso analítico de receptores selectivos es un área actualmente en desarrollo, que permite una rápida determinación de especies químicas, disminuyendo el efecto de interferentes, mejorando la sensibilidad y disminuyendo el tratamiento de la muestra.Se estudiarán los mecanismos involucrados en las interacciones y los factores que los modifican por técnicas espectroscópicas como UV-visible, RMN y luminiscencia. Se determinarán los parámetros analíticos por luminiscencia en los medios y condiciones en que la sensibilidad analítica muestre el mayor incremento. Se realizarán las pruebas de validación en las mejores condiciones para cada uno y mezclas de analitos relacionados en muestras reales.

Domesticación y conservación de plantas nativas del centro de Argentina con potencial de usos múltiples. Domestication and conservation of native plants from central Argentine with multiple potential uses.

Con el retroceso de los bosques nativos se pierden hábitats y recursos fitogenéticos. Existen investigaciones científicas, técnicas y rescate de saberes populares sobre el aprovechamiento de especies autóctonas, búsqueda de productos derivados y servicios ambientales. Entre ellos se destacan estudios locales sobre principios activos con actividad pesticida y medicinal y el uso en paisajismo, mejoramiento ambiental y remediación de paisajes degradados. La información para propagar muchas especies nativas cuyo uso se promueve, no existe o no está calibrada para escala de cultivos intensivos. Este proyecto se enfoca sobre cuatro especies endémicas o nativas de Espinal y Chaco, que tienen gran valor de conservación y son promisorias por su potencial simultáneo de aplicación paisajística y para elaboración de pesticidas. La meta es promover la conservación regional de flora nativa a través del uso, con estrategias in situex situ en áreas urbanas, industriales y rurales. Los objetivos específicos son a-Conservar y caracterizar muestras de las especies Flourensia oolepis, Dolichandra cynanchoides, Lepechinia floribunda y Achyrocline satureioides en el Banco Activo de Germoplasma del Jardín Botánico Gaspar Xuárez sj de la UCC; b-Estudiar la propagación y cultivo de dichas especies y c- Transferir información y capacitar recursos humanos en técnicas de cultivo intensivo ambientalmente sustentable. La metodología contempla: a- Recolección georreferenciada de germoplasma a campo, que se conservará acondicionado en el Banco; b- Caracterización y evaluación de calidad de semillas en laboratorio siguiendo normas internacionales ISTA (peso de mil semillas, poder germinativo y viabilidad) y c- Calibración de protocolos de propagación sexual y cultivo en vivero (variables de supervivencia, sustratos, inóculos). La capacitación de recursos humanos se hará mediante pasantías y talleres de capacitación en el marco del Jardín Botánico y transferencia de información a viveristas, emprendedores y paisajistas. Como productos se esperan 40 nuevas accesiones al Banco y su correspondiente evaluación de calidad de semillas, protocolos de métodos de propagación y cultivo, la realización de un taller de capacitación y una pasantía al año y la publicación de resultados. La pertinencia de estudiar la domesticación de estas especies surge frente a su potencial de uso para múltiples fines y frente al poco desarrollo que aún presenta el sector de producción intensiva de especies nativas. Se espera que la información generada sirva de base, tanto para aportar materias primas y avanzar regionalmente en el desarrollo agroindustrial de pesticidas naturales, como para la provisión de ejemplares cultivados con técnicas conservativas de variabilidad y viabilidad genética para intervenciones paisajistas en áreas urbanas y remediación de paisajes, evitando la extracción directa del recurso.