Nanopartícul·les core-shell estabilitzades en polímer amb propietats calítiques i bactericides medioambientalment segure

Aquest projecte de doctorat és un treball interdisciplinari adreçat a l’obtenció de nous nanocompòsits (NCs) funcionals sintetitzats a partir de materials polimèrics bescanviadors d’ions que són modificats amb nanopartícules metàl•liques (NPMs) de diferent composició. Els materials desenvolupats s’avaluen en funció de dues possibles aplicacions: 1) com a catalitzadors de reaccions orgàniques d’interès actual (NCs basats en pal•ladi) i, 2) la seva dedicació a aplicacions bactericides en el tractament d’aigües domèstiques o industrials (NCs basats en plata). El desenvolupament de nanomaterials és de gran interès a l’actualitat donades les seves especials propietats, l’aprofitament de les quals és la força impulsora per a la fabricació de nous NCs. Les nanopartícules metàl•liques estabilitzades en polímer (Polymer Stabilized Metal Nanoparticles, PSNPM) s’han preparat mitjançant la tècnica in-situ de síntesi intermatricial (Inter-matrix synthesis, IMS) que consisteix en la càrrega seqüencial dels grups funcionals de les matrius polimèriques amb ions metàl•lics, i la seva posterior reducció química dins de la matriu polimèrica de bescanvi iònic. L’estabilització en matrius polimèriques evita l’agregació entre elles (self-aggreagtion), un dels principals problemes coneguts de les NPs. Pel desenvolupament d’aquesta metodologia, s’han emprat diferents tipus de matrius polimèriques de bescanvi iònic: membrana Sulfonated PolyEtherEtherKetone, SPEEK, així com fibres sintètiques basades en polypropilè amb diferents tipus de grups funcionals, que ens permeten el seu ús com a filtres en la desinfecció de solucions aquoses o com a material catalitzador. Durant el projecte s’ha anat avançant en l’optimització del material nanocomposite final per a les aplicacions d’interès, en quant activitat i funcionalitat de les nanopartícules i estabilitat del nanocomposite. Així, s’ha optimitzat la síntesi de NPs estabilitzades en resines de bescanvi iònic, realitzant un screening de diferents tipus de resines i la seva avaluació en aplicacions industrials d’interès.

Síntesi, caracterització i aplicació de membranes catalítiques amb nanopartícules de pal·ladi

Les nanopartícules metàl·liques són catalitzadors molt efectius degut a la seva elevada àrea superficial específica. No obstant, degut a la seva gran tendència a l’agregació, sovint és necessària la seva immobilització sobre suports per tal de dur a terme aplicacions específiques. La immobilització de les nanopartícules dins d’una matriu polimèrica ha demostrat ser una bona metodologia per a aquest propòsit, doncs permet l’estabilització i protecció de les partícules, així com la recuperació del catalitzador. Mitjançant la incorporació de nanopartícules metàl·liques a membranes polimèriques es poden obtenir materials nanocomposites molt efectius, que podrien combinar la capacitat catalítica dels nanomaterials amb l’efectivitat dels processos de membrana en un sol pas. L’objectiu a llarg termini és l’obtenció de membranes catalítiques actives capaces de realitzar simultàniament la separació i la destrucció de contaminants presents en solució. Concretament, en aquest treball s’han desenvolupat membranes polimèriques de Poliètersulfona amb grup Cardo modificada amb grups sulfònics per tal de sintetitzar nanopartícules de Pd mitjançant la tècnica de la Síntesi Intermatricial. Tant el polímer modificat com les membranes i el nanocomposite obtingut han estat caracteritzats i l’eficiència catalítica s’ha avaluat monitoritzant la reducció catalítica del 4-nitrofenol en presència de NaBH4.

Efecto de los contenidos de C, Mn y Si en el comportamiento a fluencia en caliente de aceros de construcción al carbono y microaleados: aplicación a la obtención de grano ultrafino en productos largos laminados

Després d’aplicar alguns tractaments d’elaboració i conservació als aliments, queden bacteris lesionats. Aquests bacteris perden la capacitat de créixer en els medis de cultiu selectiu convencionals, de manera que se’n subestima el recompte. Malgrat això, poden recuperar-se als aliments i suposar un risc per la salut, ja que alguns encara poden mantenir activitat metabòlica i integritat estructural. En aquest projecte, es van optimitzar protocols de preparació de mostres per citometria de flux (CF) per avaluar l’estat fisiològic de patògens alimentaris (Escherichia coli O157:H7, Salmonella Enteritidis i Listeria monocytogenes) sotmesos a estrès. Es van estudiar principalment dos paràmetres fisiològics: la integritat de membrana, mitjançant iodur de propidi i fluorocroms de la família SYTO; i l’activitat respiratòria, per la reducció intracel•lular d’una sal de tetrazole, el CTC. En primer lloc, es van avaluar variables de protocol, com la concentració de colorant, la ràtio entre colorants, la solució de tinció i el temps d’incubació, en mostres control (cèl•lules sanes i mortes). A continuació, els protocols optimitzats es van aplicar a suspensions bacterianes en medi de cultiu que prèviament havien estat sotmeses a estressos físics i fisicoquímics. Durant l’etapa final del projecte, els coneixements adquirits sobre la preparació de mostres per CF es van aplicar a l’anàlisi de mostres de matriu complexa: amanides comercials inoculades amb E. coli O157:H7. Als assajos amb indicadors d’integritat de membrana en suspensions bacterianes sotmeses a estrès, es van poder quantificar cèl•lules amb la membrana parcialment danyada (presumptes cèl•lules lesionades). El recompte de cèl•lules que mantingueren l’activitat respiratòria després de ser sotmeses a estrès va ser superior al que es va obtenir mitjançant recompte en placa convencional, cosa que va evidenciar la presència de cèl•lules actives però no cultivables. La introducció d’estratègies per reduir les interferències provocades per les partícules alimentàries i l’ús d’un anticòs amb marcatge fluorescent va permetre detectar selectivament les cèl•lules d’E. coli O157:H7 i avaluar-ne la integritat de membrana simultàniament. L’anàlisi de cèl•lules bacterianes per CF requereix de la exhaustiva optimització dels protocols, que són específics per cada soca i matriu. Malgrat això, i a diferència del mètode convencional per recompte en placa, ofereix la possibilitat d’obtenir una gran quantitat d’informació sobre el sovint complex estat fisiològic d’una mostra.

Poliamines en estrès abiòtic i mecanismes moleculars

Les poliamines (PAs) putrescina (Put), espermidina (Spd) i espermina (Spm) són mol•lècules policatiòniques de baix pes molecular, presents en els microorganismes, animals i plantes. Les PAs han estat implicades en diversos processos cel•lulars importants, incloent la resposta de les plantes a l'estrès. No obstant això, el seu mode d'acció està es desconeix. En les plantes, es van acumulant evidències de que les PAs interactuen amb macromolècules i estructures cel•lulars, com ara proteïnes de membrana, i la seva possible participació en transducció de senyals s'ha convertit en una creixent i interessant àrea d'estudi. En aquesta tesi, la possible interacció entre les poliamines i les vies de senyalització de fosfolípids és investigada. Resultats previs, han posat de manifest que alteracions en els nivells endògens de poliamines (PAs), per sobreexpressió gènica o pèrdua de funció de gens de biosíntesi, redueixen o milloren, respectivament, la capacitat de les plantes d'Arabidopsis per tolerar agressions per estrès abiòtic, produint en alguns casos notables alteracions en el desenvolupament. En aquestes plantes amb nivells alterats de PAs s'han detectat canvis importants en l'expressió gènica i s'ha trobat una connexió entre el contingut de PAs ii la biosíntesi / senyalització d'àcid abscísic (ABA). La hipòtesi actual de treball és que aquestes alteracions en l'expressió gènica poden estar mediades, si més no en part, pel catabolisme de PAs, i l’acció directa o indirecta de les espècies reactives d'oxigen (ROS) que se’n deriven.

Vacuole membrane protein 1 is an endoplasmic reticulum protein required for organelle biogenesis, protein secretion, and development

Vacuole membrane protein 1 (Vmp1) is membrane protein of unknown molecular function that has been associated with pancreatitis and cancer. The social amoeba Dictyostelium discoideum has a vmp1-related gene that we identified previously in a functional genomic study. Loss-of-function of this gene leads to a severe phenotype that compromises Dictyostelium growth and development. The expression of mammalian Vmp1 in a vmp1 Dictyostelium mutant complemented the phenotype, suggesting a functional conservation of the protein among evolutionarily distant species and highlights Dictyostelium as a valid experimental system to address the function of this gene. Dictyostelium Vmp1 is an endoplasmic reticulum protein necessary for the integrity of this organelle. Cells deficient in Vmp1 display pleiotropic defects in the secretory pathway and organelle biogenesis. The contractile vacuole, which is necessary to survive under hypoosmotic conditions, is not functional in the mutant. The structure of the Golgi apparatus, the function of the endocytic pathway and conventional protein secretion are also affected in these cells. Transmission electron microscopy of vmp1 cells showed the accumulation of autophagic features that suggests a role of Vmp1 in macroautophagy. In addition to these defects observed at the vegetative stage, the onset of multicellular development and early developmental gene expression are also compromised.

Dynamic and Regulated Association of Caveolin with Lipid Bodies: Modulation of Lipid Body Motility and Function by a Dominant Negative Mutant

Caveolins are a crucial component of caveolae but have also been localized to the Golgi complex, and, under some experimental conditions, to lipid bodies (LBs). The physiological relevance and dynamics of LB association remain unclear. We now show that endogenous caveolin-1 and caveolin-2 redistribute to LBs in lipid loaded A431 and FRT cells. Association with LBs is regulated and reversible; removal of fatty acids causes caveolin to rapidly leave the lipid body. We also show by subcellular fractionation, light and electron microscopy that during the first hours of liver regeneration, caveolins show a dramatic redistribution from the cell surface to the newly formed LBs. At later stages of the regeneration process (when LBs are still abundant), the levels of caveolins in LBs decrease dramatically. As a model system to study association of caveolins with LBs we have used brefeldin A (BFA). BFA causes rapid redistribution of endogenous caveolins to LBs and this association was reversed upon BFA washout. Finally, we have used a dominant negative LB-associated caveolin mutant (cavDGV) to study LB formation and to examine its effect on LB function. We now show that the cavDGV mutant inhibits microtubule-dependent LB motility and blocks the reversal of lipid accumulation in LBs.

Cholesterol and Fatty Acids Regulate Dynamic Caveolin Trafficking through the Golgi Complex and between the Cell Surface and Lipid Bodies

Caveolins are a crucial component of plasma membrane (PM) caveolae but have also been localized to intracellular compartments, including the Golgi complex and lipid bodies. Mutant caveolins associated with human disease show aberrant trafficking to the PM and Golgi accumulation. We now show that the Golgi pool of mainly newly synthesized protein is detergent-soluble and predominantly in a monomeric state, in contrast to the surface pool. Caveolin at the PM is not recognized by specific caveolin antibodies unless PM cholesterol is depleted. Exit from the Golgi complex of wild-type caveolin-1 or -3, but not vesicular stomatitis virus-G protein, is modulated by changing cellular cholesterol levels. In contrast, a muscular dystrophy-associated mutant of caveolin-3, Cav3P104L, showed increased accumulation in the Golgi complex upon cholesterol treatment. In addition, we demonstrate that in response to fatty acid treatment caveolin can follow a previously undescribed pathway from the PM to lipid bodies and can move from lipid bodies to the PM in response to removal of fatty acids. The results suggest that cholesterol is a rate-limiting component for caveolin trafficking. Changes in caveolin flux through the exocytic pathway can therefore be an indicator of cellular cholesterol and fatty acid levels.

Expression cloning of a rat hepatic reduced glutathione transporter with canalicular characteristics

Using the Xenopus oocyte expression system, we have previously identified an approximately 4-kb fraction of mRNA from rat liver that expresses sulfobromophthalein-glutathione (BSP-GSH)-insensitive reduced glutathione (GSH) transport (Fernandez-Checa, J., J. R. Yi, C. Garcia-Ruiz, Z. Knezic, S. Tahara, and N. Kaplowitz. 1993. J. Biol. Chem. 268:2324-2328). Starting with a cDNA library constructed from this fraction, we have now isolated a single clone that expresses GSH transporter activity. The cDNA for the rat canalicular GSH transporter (RcGshT) is 4.05 kb with an open reading frame of 2,505 nucleotides encoding for a polypeptide of 835 amino acids (95,785 daltons). No identifiable homologies were found in searching various databases. An approximately 96-kD protein is generated in in vitro translation of cRNA for RcGshT. Northern blot analysis reveals a single 4-kb transcript in liver, kidney, intestine, lung, and brain. The abundance of mRNA for RcGshT in rat liver increased 3, 6, and 12 h after a single dose of phenobarbital. Insensitivity to BSP-GSH and induction by phenobarbital, unique characteristics of canalicular GSH secretion, suggest that RcGshT encodes for the canalicular GSH transporter.

Emerging functions of myelin associated proteins during development neuronal plasticity and and neurpdegeneration.

Adult mammalian central nervous system (CNS) axons have a limited regrowth capacity following injury. Myelin-associated inhibitors (MAIs) limit axonal outgrowth and their blockage improves the regeneration of damaged fiber tracts. Three of these proteins, Nogo-A, MAG and OMgp, share two common neuronal receptors: NgR1, together with its co-receptors (p75(NTR), TROY and Lingo-1), and the recently described paired immunoglobulin-like receptor B (PirB). These proteins impair neuronal regeneration by limiting axonal sprouting. Some of the elements involved in the myelin inhibitory pathways may still be unknown, but the discovery that blocking both PirB and NgR1 activities leads to near-complete release from myelin inhibition, sheds light on one of the most competitive and intense fields of neuroregeneration study during in recent decades. In parallel with the identification and characterization of the roles and functions of these inhibitory molecules in axonal regeneration, data gathered in the field strongly suggest that most of these proteins have roles other than axonal growth inhibition. The discovery of a new group of interacting partners for myelin-associated receptors and ligands, as well as functional studies within or outside the CNS environment, highlights the potential new physiological roles for these proteins in processes such as development, neuronal homeostasis, plasticity and neurodegeneration.

Mapping of the binding domains of the axon guidance receptor Unc5B to Netrin-1 and FLRT3

Anàlisi de les interaccions, a nivell neuronal, que tenen lloc durant el desenvolupament embrionari entre el receptor Unc5B (receptor present a la membrana) i les proteïnes Netrin-1 i FLRT3 (fibronectin and leucine-rich transmembrane proteins). La interacció entre aquest receptor i Netrin-1 ha estat profundament estudiada fins al moment, de manera que es coneix que aquesta promou una repulsió en la guia d’axons durant el desenvolupament embrionari. A més, la interacció està implicada en la senyalització per a diferents processos com l’angiogènesi i la supervivència cel·lular. Per altra banda, la interacció entre neurones Unc5B positives i FLRT3, promou un retard en la migració de les neurones. Diversos estudis demostren que aquest retard en la migració està relacionat amb certes patologies mentals.

Granuloma periférico de células gigantes. A propósito de 5 casos y revisión de la literatura

El granuloma periférico de células gigantes (GPCG) es una lesión reactiva benigna relativamente frecuente de la cavidad bucal. Se origina a partir del periostio o de la membrana periodontal tras una irritación o un traumatismo crónico que actúa localmente. Se manifiesta en forma de nódulo de color rojo-púrpura, situado en la encía o en el reborde alveolar edéntulo, preferentemente en la mandíbula. Aparece a cualquier edad, con una mayor incidencia entre la quinta y sexta décadas de la vida, con una ligera predilección por el sexo femenino. Es una lesión de las partes blandas que muy rara vez implica el hueso subyacente, aunque puede causarle una erosión superficial. Se han revisado cinco casos de GPCG que afectaban a 3 hombres y a 2 mujeres de edades comprendidas entre los 19 y 66 años, presentándose tres de ellos en el maxilar superior. En dos casos se observaba radiográficamente una reabsorción ósea en forma de"aplanamiento". El tratamiento consistió en realizar la exéresis-biopsia, efectuándose dos casos mediante láser de CO2 y tres con bisturí frío. No se ha observado ninguna recidiva en el seguimiento postoperatorio (rango de 10 meses a 4 años). En el diagnóstico diferencial se deben descartar lesiones de características clínicas e histológicas muy similarescomo el granuloma central de células gigantes-, que asientan en el interior del propio maxilar y cuyo comportamiento es más agresivo; solamente el estudio radiológico permitirá esta distinción. El diagnóstico precoz y preciso de esta lesión permite efectuar un tratamiento conservador sin riesgo para los dientes vecinos ni para el hueso adyacente

Relevance of death receptors in nervous system: role in the pathogenesis of neurodegenerative diseases and targets for therapy

L’apoptosi és un procés fisiològic que controla el nombre de cèl·lules en organismes superiors. L’apoptosi està estrictament regulada i s’ha vist que està implicada en la patogènesi d’algunes malalties del sistema nerviós. En aquest sentit, un excés de mort cel·lular contribueix a les malalties neurodegenerati- ves, mentre que, el seu dèficit és una de les raons del desenvolupament de tumors. El punt principal de regulació del procés apoptòtic és l’activació de les caspases, cisteïna-proteases que tenen especificitat pels residus aspàrtic. Les caspases es poden activar per dos mecanismes principals: (1) alliberament de citocrom C dels mitocondris alterats al citoplasma i (2) l’activació dels receptors de la membrana anomenats receptors de mort (DR, de l’anglès death receptor). Aquests receptors s’han caracteritzat extensament en el sistema immunitari, mentre que en el sistema nerviós les seves funcions són encara desconegudes. El present article se centra en el paper dels DR en la patogènesi de malalties neurodegeneratives i suggereix el seu potencial des del punt de vista terapèutic. També es descriuen diverses molècules intracel·lulars caracteritzades per la seva habilitat en la modulació dels DR. Entre elles, presentem dues noves proteïnes – lifeguard i FAIM – que s’expressen específicament al sistema nerviós.

The biological basis of the aging process

El procés biològic bàsic subjacent de l’envelliment va ésser avançat per la teoria de l’envelliment basada en els radicals lliures l’any 1954: la reacció dels radicals lliures actius, produïts fisiològicament en l’organisme, amb els constituents cel·lulars inicia els canvis associats a l’envelliment. La implicació dels radicals lliures en l’envelliment està relacionada amb el seu paper clau en l’origen i l’evolució de la vida. La informació disponible avui en dia ens mostra que la composició específica de les macromolècules cel·lulars (proteïnes, àcids nucleics, lípids i carbohidrats) en les espècies animals longeves tenen intrínsicament una resistència elevada a la modificació oxidativa, la qual cosa probablement contribueix a la longevitat superior d’aquestes espècies. Les espècies longeves també mostren unes taxes reduïdes de producció de radicals lliures i de lesió oxidativa. D’altra banda, la restricció dietària disminueix la producció de radicals lliures i la lesió molecular oxidativa. Aquests canvis estan directament associats a la reducció de la ingesta de proteïnes dels animals sotmesos a restricció, que alhora sembla que són deguts específicament a la reducció de la ingesta de metionina. En aquesta revisió s’emfatitza que una taxa baixa de generació de lesió endògena i una resistència intrínsecament elevada a la modificació de les macromolècules cel·lulars són trets clau de la longevitat de les espècies animals.