Spontaneous Emergence of Chirality in the Limited Enantioselectivity Model: Autocatalytic Cycle Driven by an External Reagent

The emergence of chirality in enantioselective autocatalysis for compounds unable to transform according to the Frank-like reaction network is discussed with respect to the controversial limited enantioselectivity (LES) model composed of coupled enantioselective and non-enantioselective autocatalyses. The LES model cannot lead to spontaneous mirror symmetry breaking (SMSB) either in closed systems with a homogeneous temperature distribution or in closed systems with a stationary non-uniform temperature distribution. However, simulations of chemical kinetics in a two-compartment model demonstrate that SMSB may occur if both autocatalytic reactions are spatially separated at different temperatures in different compartments but coupled under the action of a continuous internal flow. In such conditions, the system can evolve, for certain reaction and system parameters, toward a chiral stationary state; that is, the system is able to reach a bifurcation point leading to SMSB. Numerical simulations in which reasonable chemical parameters have been used suggest that an adequate scenario for such a SMSB would be that of abyssal hydrothermal vents, by virtue of the typical temperature gradients found there and the role of inorganic solids mediating chemical reactions in an enzyme-like role.

Desarrollo de biomarcadores del grado de exposición y activación para la evaluación de la neurotoxicidad de la MDMA en humanos

La 3,4-Metilendioximetanfetamina (MDMA, éxtasis) es un derivado anfetamínico sintético ampliamente usado como droga recreativa, que produce neurotoxicidad serotonérgica en animales y posiblemente también en humanos. El mecanismo subyacente de neurotoxicidad, incluye la formación de especies reactivas de oxigeno (ROS), pero la fuente de generación de estos es un punto de controversia. Se postula que la neurotoxicidad inducida por la MDMA es mediada por la formación de metabolitos bioreactivos. Específicamente, los metabolitos primarios de tipo catecol, la 3,4- dihidroximetanfetamina (HHMA) y la 3,4-dihidroxianfetamina (HHA), que luego dan lugar a la formación de conjugados con el glutatión y la N-acetilcisteína, y que conservan la capacidad de entrar en el ciclo redox y presentan neurotoxicidad serotonérgica en ratas. Aunque la presencia de dichos metabolitos se demostró recientemente en microdialisados de cerebros de ratas, su formación en humanos no se ha reportado aun. Este trabajo describe la detección de N-acetil-cisteína-HHMA (NAC-HHMA) y N-acetil-cisteína-HHA (NAC-HHA) en orina humana de 15 consumidores recreacionales de MDMA (1.5 mg/kg) en un entorno controlado. Los resultados revelan que en las primeras 4 horas después del consumo de MDMA aproximadamente el 0.002% de la dosis administrada es recuperada como aductos tioéter. Los polimorfismos genéticos en la expresión de las enzimas CYP2D6 y COMT, que en conjunto son las principales determinantes de los niveles estables de HHMA y HHA, posiblemente expliquen la variabilidad interindividual observada en la recuperación de la NAC-HHMA y la NAC-HHA en orina. Resumiendo, por primera vez se demuestra la formación de aductos tioéteres neurotóxicos de la MDMA en humanos. Estos resultados apoyan la hipótesis de que la bioactivación de la MDMA a metabolitos neurotóxicos es el mecanismo relevante para la generación de la neurotoxicidad en humanos.

Nous derivats del 1-1'-bisnaftalè en el camp de l'enantioreconeixement: enantiodiferenciació i síntesi enantioselectiva

La línia principal d’investigació del nostre grup de recerca es basa en la síntesi i estudi de nous agents de solvatació quirals (CSAs), és a dir, compostos enantiopurs que s’utilitzen per a determinar la puresa enantiomèrica mitjançant la Ressonància Magnètica Nuclear (RMN). Al present treball volem sintetitzar i estudiar estructuralment la dicetona racèmica 14 amb la qual, mitjançant reaccions de reducció, podem obtenir el diol 12, el nou CSA que volem sintetitzar. També forma part del present treball la resolució de la dicetona racèmica 14, és a dir, aconseguir la separació dels seus dos enantiòmers mitjançant la formació de derivats diastereoisomèrics de 14 amb un reactiu enantiopur.

Elaboració de membranes de fibra buida modificades amb nanopartícules metàl·liques per aplicacions catalítiques

Investigación producida a partir de una estancia en la Université Paul Sabatier, Toulouse III - CNRS, entre 2007 y 2009. Durante los últimos años la investigación centrada en nuevos materiales de tamaño nanoscòpico (nanopartículas, quantum dots, nanotubos de carbono,...) ha experimentado un crecimiento considerable debido a las especiales propiedades de los "nanoobjetos" con respecto a magnetismo, catálisis, conductividad eléctrica, etc ... Sin embargo, hoy en día todavía existen pocas aplicaciones de las nanopartículas en temas medioambientales. Uno de los motivos de esta situación es la posible toxicidad de los nanoobjetos, pero existe también una dificultad tecnológica dado que las nanopartículas tienden a agregarse y es muy difícil manipularlas sin que pierdan sus propiedades especiales. Así, aunque la preparación de materiales catalíticos nanoestructurados es muy interesante, es necesario definir nuevas estrategias para prepararlos. Este proyecto de investigación tiene como objetivo principal la preparación de nuevas membranas catalíticas con nanopartículas metálicas en el interior para aplicaciones de tratamiento de agua. La innovación principal de este proyecto consiste en que las nanopartículas no son introducidas en la matriz polimérica una vez preformadas sino que se hacen crecer en el interior de la matriz polimérica mediante una síntesis intermatricial. El único requisito es que la matriz polimérica contenga grupos funcionales capaces de interaccionar con los precursores de las nanopartículas. Una vez finalizado el proyecto se puede afirmar que se han logrado parte de los objetivos planteados inicialmente. Concreamente ha quedado demostrado que se pueden sintetizar nanopartículas metálicas de metales nobles (platino y paladio) en membranas de fibra hueca de micro- y ultrafiltración siguiendo dos metodologías diferentes: modificación fotoquímica de polímeros y deposición de multicapas de polielectrolitos. Los nuevos materiales son efectivos en la catálisis de reducción de un compuesto modelo (4-nitrofenol con borohidruro de sodio) y, en general, los resultados han sido satisfactorios. Sin embargo, se ha puesto de manifiesto que el uso de un reactivo que genera hidrógeno gas en contacto con la solución acuosa dificulta enormemente la implementación de la reacción catalítica al ser el medio de la membrana una matriz porosa. Así, como conclusión principal se puede decir que se han encontrado las limitaciones de esta aproximación y se sugieren dos posibilidades de continuidad: la utilización de las membranas sintetizadas en contactores gas-líquido o bien el estudio y optimización del sistema de membrana en configuración de membranas planas, un objetivo más asequible dada su menor complejidad. Esta investigación se ha realizado en el seno del “Laboratoire de Génie Chimique” de Toulouse y del Departamento de Química de la Michigan State University y ha sido posible gracias a un proyecto financiado por la “Agence National pour la Recherce” y al programa PERMEANT entre el CNRS y la NSF.