Joan Oró

Biografia del Doctor Joan Oró, especialista en bioquímica i biofísica i autor d'importants estudis sobre els compostos orgànics existents en sediments terrestres, meteorits i mostres de la Lluna, així com col·laborador en projectes de la NASA.

Els senyals olfactius en la pol·linització

Treball de recerca realitzat per una alumna d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2008. La hipòtesi de treball és demostrar que els senyals olfactius afecten d’alguna manera a l’atracció les abelles per les plantes i així doncs, també a la seva especificitat a l’hora de pol•linitzar una espècie o una altra. Per a poder provar aquesta relació, s’ha estudiat el comportament d’una espècie d’abella que tan sols visita una espècie de planta. Per tal d’emmarcar l’estudi experimental, s’ha fet un estudi del procés de pol•linització, de les flors i de les abelles, així com de la coevolució d’ambdues. Tot seguit s’ha realitzat l’estudi experimental, amb l’assessorament d’investigadors del Centre de Recerca Ecològica i Aplicacions Forestals (CREAF ) així com també utilitzant les seves instal•lacions i materials. Les emissions de compostos orgànics volàtils d’una de les plantes estudiades contribueixen a l’atracció de les abelles. Aquestes plantes emeten uns compostos diferents a les de l’altra espècie, els monoterpens, els quals són emesos en el moment de màxima pol•linització. La conclusió final a la qual es pot arribar és que el senyal olfactiu que determina l’especificitat de l’abella estudiada per a les flors de la planta estudiada és el constituït pels monoterpens.

Aplicación web para la gestión de contenidos del grupo GENOCOV

El proyecto que se presenta va dirigido al grupo GENOCOV (Grupo de Tratamiento Biológico de Efluentes Líquidos y Gaseosos. Eliminación de Nutrientes. Olores y Compuestos Orgánicos Volátiles) perteneciente al Departamento de Ingeniería Química de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) y consiste en el desarrollo de una aplicación web para el manejo de la información de material bibliográfico de consulta, reactivos químicos y el currículum vitae del grupo de investigación.

Bis-sulfonamides quirals amb simetria C2 com a possibles organocatalitzadors per a l'addició estereoselectiva de nucleòfils a cations N-acilimini

En aquest treball s’ha plantejat estudiar la capacitat de diferents bissulfonamides per promoure, actuant com a àcids Brønsted, l’addició estereoselectiva d’un grup al·lil o un indole a un catió acilimini. Per això, s’han sintetitzat diversos tipus de bis-sulfonamides amb simetria C2, en forma enantiopura, i preparat precursors genèrics de cations N-acilimini. S’han dut a terme reaccions d’al·lilació i d’addició d’indole en diferents condicions i amb les diferents sulfonamides. Es va estudiar la possible estereoselectivitat dels productes d’addició, però en cap cas la presència de les bis-sulfonamides sintetitzades en la reacció ha afectat a l’estereoselectivitat de les addicions.

Negative Fukui functions: new insights based on electronegativity equalization

The occurrence of negative values for Fukui functions was studied through the electronegativity equalization method. Using algebraic relations between Fukui functions and different other conceptual DFT quantities on the one hand and the hardness matrix on the other hand, expressions were obtained for Fukui functions for several archetypical small molecules. Based on EEM calculations for large molecular sets, no negative Fukui functions were found

The mapping of the local contributions of Fermi and Coulomb correlation into intracule and extracule density distributions

The contributions of the correlated and uncorrelated components of the electron-pair density to atomic and molecular intracule I(r) and extracule E(R) densities and its Laplacian functions ∇2I(r) and ∇2E(R) are analyzed at the Hartree-Fock (HF) and configuration interaction (CI) levels of theory. The topologies of the uncorrelated components of these functions can be rationalized in terms of the corresponding one-electron densities. In contrast, by analyzing the correlated components of I(r) and E(R), namely, IC(r) and EC(R), the effect of electron Fermi and Coulomb correlation can be assessed at the HF and CI levels of theory. Moreover, the contribution of Coulomb correlation can be isolated by means of difference maps between IC(r) and EC(R) distributions calculated at the two levels of theory. As application examples, the He, Ne, and Ar atomic series, the C2-2, N2, O2+2 molecular series, and the C2H4 molecule have been investigated. For these atoms and molecules, it is found that Fermi correlation accounts for the main characteristics of IC(r) and EC(R), with Coulomb correlation increasing slightly the locality of these functions at the CI level of theory. Furthermore, IC(r), EC(R), and the associated Laplacian functions, reveal the short-ranged nature and high isotropy of Fermi and Coulomb correlation in atoms and molecules

Medida de acoplamientos dipolares residuales en moléculas orgánicas

En aquest treball es descriu la preparació i l’ús d’un gel comprimit de polimetilmetacrilat (PMMA) com a mitjà d’alineament anisotròpic necessari per a la mesura de constants d’acoplament dipolars residuals (RDCs) mitjançant espectroscopia de Resonància Magnètica Nuclear (RMN). S’ha estudiat la variació del grau d’ordre del mitjà en funció de la seva compressió axial i s’han implementat diferentes versions de l’experiment HSQC amb la intenció de determinar quins mètodes són els més idonis per a la mesura de RDCs en termes de sensibilitat, resolució i precissió. El mètode s’ha aplicat en l’estudi conformacional de l’ibuprofen.

Síntesis de dendrímeros fosforados funcionalizados con quinina y su utilización como organocatalizadores soportados

En este trabajo nos hemos propuesto preparar organocatalizadores dendriméricos conteniendo en superficie un compuesto del pool chiral, como es la quinina. Ésta es un alcaloide derivado de la familia de la cinchona que presenta la ventaja de ser barato, comercialmente asequible y que ha demostrado ser un buen organocatalizador en varias reacciones químicas. Para llevar a cabo el objetivo propuesto, se preparó un compuesto derivado de la quinina a través de una modificación del grupo vinilo, el cual presentaba un grupo fenol en su estructura que sirvió para el posterior anclaje de la molécula resultante a los dendrímeros fosforados de primera y cuarta generación.

Degradation of pheromone and plant volatile components by a same Odorant-Degrading Enzyme in the cotton leafworm, Spodoptera littoralis

Background: Odorant-Degrading Enzymes (ODEs) are supposed to be involved in the signal inactivation step within the olfactory sensilla of insects by quickly removing odorant molecules from the vicinity of the olfactory receptors. Only three ODEs have been both identified at the molecular level and functionally characterized: two were specialized in the degradation of pheromone compounds and the last one was shown to degrade a plant odorant. Methodology: Previous work has shown that the antennae of the cotton leafworm Spodoptera littoralis , a worldwide pest of agricultural crops, express numerous candidate ODEs. We focused on an esterase overexpressed in males antennae, namely SlCXE7. We studied its expression patterns and tested its catalytic properties towards three odorants, i.e. the two female sex pheromone components and a green leaf volatile emitted by host plants. Conclusion: SlCXE7 expression was concomitant during development with male responsiveness to odorants and during adult scotophase with the period of male most active sexual behaviour. Furthermore, SlCXE7 transcription could be induced by male exposure to the main pheromone component, suggesting a role of Pheromone-Degrading Enzyme. Interestingly, recombinant SlCXE7 was able to efficiently hydrolyze the pheromone compounds but also the plant volatile, with a higher affinity for the pheromone than for the plant compound. In male antennae, SlCXE7 expression was associated with both long and short sensilla, tuned to sex pheromones or plant odours, respectively. Our results thus suggested that a same ODE could have a dual function depending of it sensillar localisation. Within the pheromone-sensitive sensilla, SlCXE7 may play a role in pheromone signal termination and in reduction of odorant background noise, whereas it could be involved in plant odorant inactivation within the short sensilla.

Producció de biopolímers amb cultius bacterians mixtes. Comparació de tres reactors discontinus seqüencials (SBR) amb diferents condicions operacionals

La producció de biopolímers (polihidroxialcanoats (PHA) i substàncies polimèriques extracel·lulars (EPS)) a nivell industrial, resulta una nova àrea d’investigació que recull diverses disciplines, entre elles les Ciències Ambientals. Aquest projecte final de carrera amb el títol: “Producció de biopolímers amb cultius bacterians mixtes”, s’ha desenvolupat sota la supervisió de la directora de projecte Dra. María Eugenia Suárez Ojeda del Departament d’Enginyeria Química de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) i s’ha dut a terme per l’estudiant Jordi Pérez i Forner de la Llicenciatura de Ciències Ambientals, Facultat de Ciències de la UAB, en el Departament d’Enginyeria Química de la mateixa universitat. L’objectiu d’aquest projecte ha estat produir biopolímers simultàniament amb l’eliminació de fòsfor i matèria orgànica en aigües residuals per obtenir un residu final amb un alt valor afegit. Aquests biopolímers reuneixen les característiques necessàries per a poder competir amb els plàstics convencionals i així, reduir l’elevat consum del petroli i la generació de residus no biodegradables. En aquest projecte s’ha dut a terme la posta en marxa d’un reactor discontinu seqüencial (SBR) per a l’acumulació de biopolímers amb cultius bacterians mixtes. Diferents investigadors han estudiat que aquests tipus de cultius bacterians arriben a nivells de fins el 53-97% [Pijuan et al., 2009] de contingut de biopolímers a la biomassa, sometent als microorganismes a diferents situacions d’estrés ja sigui per dèficit de nutrients o per variacions en les fases de feast-famine (festí-fam). Durant el projecte, s’ha realitzat el monitoratge del reactor alimentat amb una aigua sintètica, elaborada en el laboratori, amb les característiques d’un aigua residual provinent de la industria làctica. S’ha sotmès als microorganismes a diferents condicions operacionals, una d’elles amb limitació de fòsfor com a nutrient i una tercera condició amb una variació a les fases feast-famine. D’altra banda, com a segon objectiu, s’ha analitzat el contingut de biopolímers a la biomassa de dos SBRs més, del grup de recerca Bio-GLS del Departament d’Enginyeria Química de la UAB, alimentats amb diferents fonts de carboni, glicerol i àcids grassos de cadena llarga (AGCLL), per observar les influències que té el tipus de substrat en l’acumulació de biopolímers. Els resultats obtinguts en la primera part d’aquest projecte han estat similars als resultats d’altres investigadors [Pijuan et al., 2009; Guerrero et al., 2012]. S’ha determinat que sotmetre als microorganismes a situacions d’estrés té un efecte directe pel que fa a l’acumulació de biopolímers. També s’ha observat com al mateix temps que acumulaven aquests compostos, els microorganismes desenvolupaven la seva tasca de depurar l’aigua residual, obtenint al final del cicle una aigua amb un baix contingut en matèria orgànica i altres contaminants com amoni i fòsfor, en aquest cas. En la segona part del projecte, s’ha observat com el tipus de substrat té un efecte directe pel que fa a l’acumulació de biopolímers i també a l’activitat metabòlica dels microorganismes. Per tant, s’ha conclòs que la producció de biopolímers mitjançant la depuració d’aigües residuals es una via d’investigació molt prometedora pel que fa als resultats obtinguts. Alhora que es tracta un residu, s’obté una producte residual amb un alt valor afegit que pot ser utilitzat per la producció de bioplàstics 100% biodegradables.

Seasonal dynamics and net production of disolved organic carbon in an oligotrophic coastal environment

To understand dissolved organic carbon (DOC) seasonal dynamics in a coastal oligotrophic site in the north-western Mediterranean Sea, we monitored DOC concentrations monthly over 3 yr, together with the meteorological data and the food-web-related biological processes involved in DOC dynamics. Additional DOC samples were taken in several inshore−offshore transects along the Catalan coast. We found DOC concentrations of ~60 µmol C l−1 in winter, with increasing values through the summer and autumn and reaching 100 to 120 µmol C l−1 in November. There was high inter-annual variability in this summer DOC accumulation, with values of 36, 69 and 13 µmol C l−1 for 2006, 2007 and 2008, respectively. The analysis of the microbial food-web processes involved in the DOC balance did not reveal the causes of this accumulation, since the only occasion on which we observed net DOC production (0.3 ± 1 µmol C l−1 d−1 on average) was in 2007, and the negative DOC balance of 2006 and 2008 did not prevent DOC accumulating. The DOC accumulation episodes coincided with low rates of water renewal (average 0.037 ± 0.021 d−1 from May to October) compared with those of winter to early spring (average 0.11 ± 0.048 d−1 from November to April). Indeed, the amount of DOC accumulated each year was inversely correlated with the average summer rainfall. We hypothesize that decreased DOC turn-over due to photochemical or biological processes mostly active during the summer and low water renewal rate combine to determine seasonal DOC accumulation and influence its inter-annual variability.

Growth and functionalization of carbon nanotubes on quartz filter for environmental applications

Background: Air pollution has become an important issue worldwide due to its adverse health effects. Among the different air contaminants, volatile organic compounds (VOCs) are liquids or solids with a high vapor pressure at room temperature that are extremely dangerous for human health. Removal of these compounds can be achieved using nanomaterials with tailored properties such as carbon nanotubes. Methods: Vertically-aligned multiwall carbon nanotubes (CNTs) were successfully grown on quartz filters by means of plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). Furthermore, a plasma treatment was performed in order to modify the surface properties of the CNTs. The adsorption/desorption processes of three chlorinated compounds (trichloroethylene, 1,2-dichlorobenzene and chloroform) on the CNTs were studied using mass spectrometry measurements with a residual gas analyzer. Results: The adsorption capability of the CNTs increased after functionalization of their surface with a water plasma treatment. In addition, it was found that the presence of aromatic rings, water solubility and polarity of the VOCs play an important role on the adsorption/desorption kinetics at the CNTs surface. Conclusions: This study demonstrates the applicability of CNTs deposited on quartz filters for the removal or selective detection of volatile organic compounds (VOCs). The presence of aromatic rings in VOCs results in π -stacking interactions with a significant increase of their adsorption. On the other hand, it was found that CNTs surface interactions increase with water solubility and polarity of the VOC.

Headspace needle-trap analysis of priority volatile organic compounds from aqueous samples: application to the analysis of natural and waste waters

Combining headspace (HS) sampling with a needle-trap device (NTD) to determine priority volatile organic compounds (VOCs) in water samples results in improved sensitivity and efficiency when compared to conventional static HS sampling. A 22 gauge stainless steel, 51-mm needle packed with Tenax TA and Carboxen 1000 particles is used as the NTD. Three different HS-NTD sampling methodologies are evaluated and all give limits of detection for the target VOCs in the ng L−1 range. Active (purge-and-trap) HS-NTD sampling is found to give the best sensitivity but requires exhaustive control of the sampling conditions. The use of the NTD to collect the headspace gas sample results in a combined adsorption/desorption mechanism. The testing of different temperatures for the HS thermostating reveals a greater desorption effect when the sample is allowed to diffuse, whether passively or actively, through the sorbent particles. The limits of detection obtained in the simplest sampling methodology, static HS-NTD (5 mL aqueous sample in 20 mL HS vials, thermostating at 50 °C for 30 min with agitation), are sufficiently low as to permit its application to the analysis of 18 priority VOCs in natural and waste waters. In all cases compounds were detected below regulated levels

Capillary thermal desorption unit for near real-time analysis of VOCs at sub-trace levels. Application to the analysis of environmental air contamination and breath samples

A capillary microtrap thermal desorption module is developed for near real-time analysis of volatile organic compounds (VOCs) at sub-ppbv levels in air samples. The device allows the direct injection of the thermally desorbed VOCs into a chromatographic column. It does not use a second cryotrap to focalize the adsorbed compounds before entering the separation column so reducing the formation of artifacts. The connection of the microtrap to a GC–MS allows the quantitative determination of VOCs in less than 40 min with detection limits of between 5 and 10 pptv (25 °C and 760 mmHg), which correspond to 19–43 ng m−3, using sampling volumes of 775 cm3. The microtrap is applied to the analysis of environmental air contamination in different laboratories of our faculty. The results obtained indicate that most volatile compounds are easily diffused through the air and that they also may contaminate the surrounding areas when the habitual safety precautions (e.g., working under fume hoods) are used during the manipulation of solvents. The application of the microtrap to the analysis of VOCs in breath samples suggest that 2,5-dimethylfuran may be a strong indicator of a person's smoking status

A Headspace needle-trap method for the analysis of volatile organic compounds in whole blood

Needle trap devices (NTDs) are a relatively new and promising tool for headspace (HS) analysis. In this study, a dynamic HS sampling procedure is evaluated for the determination of volatile organic compounds (VOCs) in whole blood samples. A full factorial design was used to evaluate the influence of the number of cycles and incubation time and it is demonstrated that the controlling factor in the process is the number of cycles. A mathematical model can be used to determine the most appropriate number of cycles required to adsorb a prefixed amount of VOCs present in the HS phase whenever quantitative adsorption is reached in each cycle. Matrix effect is of great importance when complex biological samples, such as blood, are analyzed. The evaluation of the salting out effect showed a significant improvement in the volatilization of VOCs to the HS in this type of matrices. Moreover, a 1:4 (blood:water) dilution is required to obtain quantitative recoveries of the target analytes when external calibration is used. The method developed gives detection limits in the 0.020–0.080 μg L−1 range (0.1–0.4 μg L−1 range for undiluted blood samples) with appropriate repeatability values (RSD < 15% at high level and <23% at LOQ level). Figure of merits of the method can be improved by using a smaller phase ratio (i.e., an increase in the blood volume and a decrease in the HS volume), which lead to lower detection limits, better repeatability values and greater sensibility. Twenty-eight blood samples have been evaluated with the proposed method and the results agree with those indicated in other studies. Benzene was the only target compound that gave significant differences between blood levels detected in volunteer non-smokers and smokers