Fotoquímica de moléculas de interés biológico y/o tecnológico. Estudios en medios homogéneos y microheterogéneos

Se estudiará, desde el punto de vista cinético, mecanístico y de identificación de fotoproductos, la fotoquímica de compuestos de interés biológico y/o tecnológico. En particular se estudiarán los procesos de degradación directa y fotoinducida de vitaminas y aromatizantes. Además se investigará sobre la fotoquímica y fotofísica de moléculas fotocrómicas con posibles aplicaciones como memorias ópticas o interruptores moleculares y se comenzará con el desarrollo de nanodispositivos fluorescentes destinados a la detección y cuantificación de especies reactivas de oxígeno. En todos los casos se hará especial énfasis en la elaboración de generalizaciones, basadas en relaciones estructura-reactividad, para familias o grupos de compuestos relacionados, que adviertan acerca de probables procesos fotoquímicos. Estos procesos pueden deberse a absorción lumínica directa por parte del sustrato o bien a reacciones fotosensibilizadas (ante fotoirradiación con luz natural medioambiental) en las que el receptor primario de la luz es un compuesto acompañante, que directa o indirectamente produce especies reactivas que afectan al sustrato en cuestión. Una variante de este segundo proceso es que el mismo sustrato actúe como fotosensibilizador. Los estudios se realizarán en medios homogéneos y microheterogéneos, con el fin, en el segundo caso, de modelar determinados medioambientes de reacción para los diferentes sustratos, o bien de modificar o proveer nuevas propiedades a los compuestos de interés.

ESTRATEGIA QUÍMICA Y FARMACOLÓGICA PARA LA BÚSQUEDA DE PRODUCTOS BIOACTIVOS DE PLANTAS AUTÓCTONAS Y MEDICINALES

A partir de especies autóctonas bioactivas, se pretende obtener metabolitos químicos con potenciales actividades biológicas. Esta metodología de trabajo es válida para el descubrimiento de nuevas drogas de origen natural y que podrían ser de aplicación en diversas áreas de la farmacología experimental. Dentro de los diferentes metabolitos químicos que produce el reino vegetal, tanto la familia de flavonoides como la de alcaloides, presentan importantes características farmacológicas, haciéndolos interesantes para su estudio. El presente proyecto contempla la búsqueda de principios activos de origen natural orientados a su evaluación con potenciales aplicaciones terapéuticas: A) Drogas con actividad inhibidora de Acetilcolinesterasa (AcHE) Se evaluará el contenido químico en alcaloides de Lycopodium de especies sudamericanas de Huperzia:Huperzia quadrifariata, Huperzia reflexa y Huperzia acerosa, estudiando sus propiedades como agentes con actividad anticolinesterasa y su relación sobre la memoria y el aprendizaje. B) Drogas con actividad inhibidora sobre sistemas enzimáticos relacionados a eventos inflamatorios: La óxido nítrico sintasa inducilbe (iNOS) es la enzima responsable de la sobreproducción patológica del óxido nítirico (NO), un mediador citotóxico en procesos inflamatorios. Así, evaluaremos si flavonoides obtenidos de Dalea elegans, Dalea boliviana y Prosopis strombulifera, podrían tener algún efecto inhibitorio tanto sobre la producción de NO, como en la expresión de la iNOS, utilizando línea celular derivada de macrófago: J774. C) Drogas con actividad inhibidora de la enzima tirosinasa Tirosinasa es la enzima encargada de la formación de melanina y su inhibición, permitiría la obtención de nuevos agentes terapéuticos y cosméticos que serían útiles para tratar trastornos de hiperpigmentación. De este modo, se estudiará la actividad de flavonoides prenilados obtenidos de especies de Dalea (Dalea elegans y Dalea boliivana) sobre la inhibición de tirosinasa de hongos "in vitro". De este modo, el presente plan de trabajo tiene como propósito el estudio de flavonoides y alcaloides, obtenidos de especies sudamericanas, no solo en su aspecto químico sino también su aplicación en estudios biológicos que permitan asignar actividades, evaluando potenciales efectos farmacológicos y sus posibles mecanismos de acción.

Determinación química del aceite esencial de Schinus areira L. (Aguaribay) y su actividad antioxidante.

INTRODUCCIÓN: Durante su evolución, las plantas han desarrollado un sistema químico de defensa con el fin de combatir el estrés del medio ambiente utilizando sus metabolitos secundarios. De todos los productos químicos secundarios sintetizados por las plantas, los terpenos han contribuido significativamente al desarrollo de nuevos compuestos y son producidos por una gran variedad de plantas, algunos animales (insectos y organismos marinos) y microorganismos. Son abundantes en frutas, cereales, verduras y flores, en musgos, algas y líquenes y son un componente importante de las resinas de las plantas, constituyendo uno de los grupos más amplios de fitonutrientes. Los terpenos son los principales componentes de los aceites esenciales de las plantas aromáticas y tienen gran actividad biológica y actúan como antioxidantes protegiendo los lípidos del ataque de radicales libres de especies del oxígeno, como oxígeno singlete, y radicales hidroxilo, peróxido y superóxido. OBJETIVO GENERAL. Determinar la composición química del aceite esencial de S. areira y la actividad anti-oxidante de la fracción rica en terpenos hidrocarburos y sus componentes mayoritarios, en un modelo experimental de pulmón de ratón. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: a) Obtener el aceite esencial a partir de hojas de S. areira; b) Identificar y cuantificar los terpenos presentes en el aceite esencial de S. areira; c) Separar la fracción mayoritaria del aceite esencial (AE) (terpenos hidrocarburos); d)Detectar a nivel pulmonar los posibles efectos anti-oxidante de la administración intraperitoneal (i.p.) de la fracción de hidrocarburos obtenidas del aceite esencial de S. areira y de sus componentes mayoritarios, en un modelo inflamatorio. MATERIALES Y METODOS: 1) Obtención de las muestras de S. areira: Serán recolectada en la localidad de Mendiolaza, Córdoba. Un ejemplar de la misma será depositado en el Museo Botánico de la Fac. Cs. Ex. Fís. y Nat., UNC.2) Obtención del AE: El material vegetal será obtenido por destilación por arrastre por vapor de agua en un equipo tipo Clevenger modificado. 3) Fraccionamiento AE: Se separará la fracción mayoritaria del aceite que corresponde a la de los terpenos hidrocarburos con el fin de determinar su actividad biológica. Dicha separación se llevará a cabo por cromatografía en placa delgada (CCD) utilizando n-hexano o cloroformo como sistema de solvente para la fase móvil. También se determinará la actividad de los compuestos mayoritarios, los cuales serán obtenidos de muestras comerciales (ICN Pharmaceuticals) y para el caso de los que no estén disponibles en el comercio, serán aislados por técnicas cromatográficas. 4) Identificación y cuantificación de los terpenos del AE:Para la cuantificación de los terpenos, se realizará un análisis por cromatografía gas-liquido-espectrometría de masas (GC-MS) empleando un equipo Perkin Elmer Q600 equipado con detector de ionización de llama, con una columna capilar Elite-wax (Crossband-PEG) (60m x 0. 25 mm ID x 0. 25 µm df). La interpretación de los espectros de masas se realizará utilizando una biblioteca Adamns, NIST y por comparación con espectros similares tomados de bibliografía. 5) Inducción de inflamación con LPS y tratamiento con una fracción del AE de S. areira: Se procederá a la instilación nasal de LPS (1,67µg/Kg de peso corporal) y a las 2hs, la administración intraperitoneal de la fracción hidrocarbonada de AE (300 mg/Kg) y se determinará a las 3hs: TNF-α; infiltrado celular y dienos conjugados en muestras obtenidas en lavado bronqueo-alveolar en pulmón de ratón. 6) Genotoxidad: Se utilizará Allium cepa L. para evaluar aberraciones cromosómicas. Estadística : Se analizarán los datos con ANAVA: no paramétrico con Kruskal Wallis y Dunn a posterior (InfoStat, 2010). De los resultados se espera obtener un perfil químico de los terpenos hidrocarbonados de S. areira y evaluar su posible acción antioxidante.

Química y actividad biológica en Huperzia saururus. Chemistry and biological activity in Huperzia saururus.

El presente proyecto apunta a buscar una posible solución a dos problemáticas de salud que afectan a un importante grupo de la población mundial y son los asociados a la enfermedad de Alzheimer (EA) y a la disfunción eréctil. La EA es una enfermedad neurodegenerativa progresiva caracterizada por la pérdida de memoria a corto plazo, entre otras manifestaciones. En la actualidad la terapia más utilizada son los inhibidores de la acetilcolinesterasa (AChE), ya que acetilcolina es el principal neurotransmisor afectado. No obstante, los agentes terapéuticos utilizados presentan efectos no deseados a nivel gastrointestinal, lo que motiva la búsqueda de nuevos agentes. A partir del estudio de la especie autóctona Huperzia saururus aislamos hasta el presente 10 alcaloides, algunos de los cuales resultaron activos sobre la retención de memoria, investigación realizada mediante ensayos tanto in vitro como in vivo. A partir de los promisorios resultados obtenidos se continuarán profundizando estos estudios y también se buscará el farmacóforo, la parte de la estructura responsable de la actividad. Para ello, se realizarán modificaciones químicas de los grupos funcionales y los productos obtenidos serán igualmente evaluados por su actividad sobre memoria. Los que resulten activos serán investigados en relación a su toxicidad, en la búsqueda de potenciales agentes terapéuticos. Paralelamente se estudiarán las diferentes familias de compuestos presentes en la especie, dado que el uso popular proclama su efecto afrodisíaco. La búsqueda de un afrodisíaco perfecto que incremente el deseo sexual, el placer y el desempeño, ha sido una constante desde los tiempos remotos. En todos los casos, se ha buscado mejorar el rendimiento sexual o combatir la disfunción eréctil (DE). Este término se describe como “la incapacidad constante para alcanzar o mantener una erección que es satisfactoria para el rendimiento sexual”. Para investigar la actividad biológica de H. saururus, los extractos y compuestos aislados serán evaluados por la generación de NO que produzcan, la que será estimada mediante la acumulación de nitrito, metabolito estable del NO, en sobrenadantes de cultivo de células endoteliales (HUVEC). Los que resulten efectivos serán evaluados mediante ensayos in vivo tales como, el de conducta sexual en machos y de comportamiento de monta. Del mismo modo que para los alcaloides, se estudiará la toxicidad de los compuestos que resulten activos a los fines de proseguir la metodología en la investigación preclínica de potenciales medicamentos. The present Project aims to look for a possible solution for two health problems that affect an important group of world population and they are those associated to Alzheimer Disease (AD) and Erectile Dysfunction. AD is a neurodegenerative progressive disease characterized by short term memory loss, among other signs. Nowadays the most used therapy are the acethylcholinesterase inhibitors (AChE), in view that the acethylcholine is the main neurotransmitter affected. Nevertheless, the therapeutic agents used present collateral effects at gastrointestinal level, so it motivates the search for new agents. From the autochthonous species Huperzia saururus we have isolated 10 alkaloids until the present, some of which were active on memory retention, investigation developed in vitro and in vivo. After these promising results, these studies will be continued, as well as the search for the pharmacophore. For this reason, chemical modifications on functional groups will be done and the obtained products will be evaluated on their activity on memory as well. In line with this, the different families of compounds present in H. saururus will be studied in view that the popular use claims its aphrodisiac effect. The search for a perfect aphrodisiac that increase the sexual desire, the pleasure and performance was a constant since the old times. In all the cases it was looked a better sexual performance or fight against the erectile dysfunction (DE). For investigate the biological activity of H. saururus, the extracts and the isolated compounds will be evaluated on the NO generation, which will be estimated by means of nitrite accumulation, stable metabolite of NO, in supernatants of endothelial cell cultures (HUVEC). The compounds that appear effectives will be evaluated by in vivo assays such as sexual male behavior, and mount behavior. As for alkaloids, toxicity of active compounds will be studied to follow the pre-clinic methodology research of potential medicines.

Electroquímica de sustancias de interés en los sistemas agroalimentario y de sanidad animal. Desarrollo de biosensores electroquímicos. Aplicaciones analíticas.Electrochemistry of substances of interest in agroalimentary and animal health systems. Development of electrochemical biosensors. Analytical applications.

Se estudiarán los mecanismos de reacción electroquímica de las micotoxinas (metabolitos tóxicos generados por hongos) citrinina (CIT), patulina (PAT) y moniliformina (MON), de los antioxidantes naturales alfa, beta, gama y delta tocoferoles, de los flavonoides fisetina (FIS), morina (MOR), luteolina (LUT), rutina (RUT), buteina (BUT), naringenina (NAR) y miricetina (MIR) y de las hormonas esteroides estradiol (EDIOL), estrona (EONA) y estriol (ETRIOL). Por otra parte, se implementarán técnicas electroanalíticas para la detección y cuantificación de estos sustratos en muestras de matrices naturales que los contengan. Se realizará el diseño y caracterización de biosensores enzimáticos a partir de peroxidasas y/o fosfatasa alcalina para la determinación de la micotoxina CIT y de los flavonoides y, por otro, de inmunosensores para las micotoxinas ocratoxina A (OTA) y PAT y hormonas. Para el anclaje de enzimas y/o anticuerpos, se estudiarán las propiedades de electrodos modificados por monocapas autoensambladas, nanotubos de carbono y partículas magnéticas. Se usarán las técnicas de voltamperometría cíclica, de onda cuadrada y de redisolución con acumulación adsortiva, espectroscopías de impedancia electroquímica, electrólisis a potencial controlado, uv-vis e IR, microbalanza de cristal de cuarzo y microscopías de alta resolución (SEM, TEM, AFM). La importancia de este proyecto apunta a la obtención de nuevos datos electroquímicos de los sustratos indicados y conocimientos relacionados con la aplicación de electrodos modificados en la preparación de biosensores y en el desarrollo de técnicas alternativas para la determinación de los analitos mencionados precedentemente. Electrochemical reaction mechanisms of mycotoxins (toxic metabolites generated by fungi) citrinin (CIT), Patulin (PAT) and moniliformin (MON), natural antioxidants alpha, beta, gamma and delta tocopherols, flavonoids fisetin (FIS), morin (MOR), luteolin (LUT), rutin (RUT), butein (BUT), naringenin (NAR), miricetin (MIR) and steroid hormones estradiol (EDIOL), estrone (EONA) and estriole (ETRIOL) will be explored. On the other hand, electroanalytical techniques for the detection and quantification of these substrates in samples of natural matrices will be implemented. The design and characterization of enzymatic biosensors from peroxidases and/or from alkaline phosphatase for the determination of CIT and flavonoids, and also of inmunosensors for ochratoxin A (OTA) and PAT and hormones will be performed. For the anchor of enzymes and/or antibody, properties of electrodes modified by self assembled monolayers, carbon nanotubes and magnetic particles will be explored. Cyclic, square wave and adsorptive stripping voltammetries, electrochemical impedance spectroscopy, controlled potential electrolysis, uv-vis and IR, quartz crystal microbalance and high-resolution microcopies (SEM, TEM, AFM) will be used. The importance of this project is aimed at obtaining new electrochemical data for the indicated substrates and knowledge on the application of modified electrodes in preparation of biosensors and in the development of alternative techniques for the determination of the above-mentioned analytes.

Dinámica y cinética de los procesos físicos y químicos del radical OH con compuestos orgánicos volátiles (COVs) de relevancia atmosférica. Dynamics and kinetics of the physical and chemical processes of OH radicals with atmospheric relevant volatile organic compounds (VOCs)

El objetivo del presente proyecto es estudiar los procesos físicos y químicos del radical OH con compuestos orgánicos volátiles (COVs), con los cuales sea factible la formación de agregados de van der Waals (vdW) responsables de la curvatura en los gráficos de Arrhenius, empleando técnicas modernas, complementarias entre si y novedosas en el país. El problema será abordado desde tres perspectivas complementarias: 1) estudios cinéticos, 2) estudios mecanísticos y de distribución de productos y 3) estudios de la dinámica de los procesos físicos y químicos. La finalidad es alcanzar una mejor comprensión de los mecanismos que intervienen en el comportamiento químico de especies presentes en la atmósfera y obtener datos cinéticos de alta calidad que puedan alimentar modelos computacionales capaces de describir la composición de la atmósfera, presente y futura. Los objetivos son estudiar: 1) mediante fotólisis láser pulsada con detección por fluorescencia inducida por láser (PLP-LIF), en reactores de flujo, la cinética de reacción del radical OH(v”=0) con COVs que presentan gráficos de Arrhenius curvos con energías de activación negativas, tales como alcoholes insaturados, alquenos halogenados, éteres halogenados, ésteres alifáticos; 2) en una cámara de simulación de condiciones atmosféricas de gran volumen (4500 L), la identidad y el rendimiento de productos de las reacciones mencionadas, a fines de evaluar su impacto atmosférico y dilucidar los mecanismos de reacción; 3) mediante haces moleculares y espectroscopía láser, la estructura y reactividad de complejos de vdW entre alcoholes insaturados o aromáticos (cresoles) y el radical OH, como modelo de los aductos propuestos como responsables de la desviación al comportamiento de Arrhenius de las reacciones mencionadas; 4) mediante PLP-LIF y expansiones supersónicas, las constantes específicas estado a estado (ksts) de relajación/reacción del radical OH(v”=1-4) vibracionalmente excitado con los COVs mencionados. Los resultados experimentales obtenidos serán contrastados con cálculos ab-initio de estructura electrónica, los cuales apoyarán las interpretaciones, permitirán proponer estructuras de estados de transición y aductos colisionales, como así también calcular las frecuencias de vibración de los complejos de vdW para su posterior asignación en los espectros LIF y REMPI. Asimismo, los mecanismos de reacción propuestos y los parámetros cinéticos medidos experimentalmente serán comparados con aquellos obtenidos por cálculos teóricos. The aim of this project is to study the physical and chemical processes of OH radicals with volatile organic compounds (VOCs) with which the formation of van der Waals (vdW) clusters, responsible for the observed curvature in the Arrhenius plots, might be feasible. The problem will be addressed as follow : 1) kinetic studies; 2) products distribution and mechanistic studies and 3) dynamical studies of the physical and chemical processes. The purpose is to obtain a better understanding of the mechanisms that govern the chemical behavior of species present in the atmosphere and to obtain high quality kinetic data to be used as input to computational models. We will study: 1) the reaction kinetics of OH (v”=0) radicals with VOCs such as unsaturated alcohols, halogenated alkenes, halogenated ethers, aliphatic esters, which show curved Arrhenius plots and negative activation energies, by PLP-LIF, in flow systems; 2) in a large volume (4500 L) atmospheric simulation chamber, reaction products yields in order to evaluate their atmospheric impact and reaction mechanisms; 3) using molecular beams and laser spectroscopy, the structure and reactivity of the vdW complexes formed between the unsaturated or aromatic alcohols and the OH radicals as a model of the adducts proposed as responsible for the non-Arrhenius behavior; 4) the specific state-to-state relaxation/reaction rate constants (ksts) of the vibrationally excited OH (v”=1-4) radical with the VOCs by PLP-LIF and supersonic expansions. Ab-initio calculations will be carried out to support the interpretation of the experimental results, to obtain the transition state and collisional adducts structures, as well as to calculate the vibrational frequencies of the vdW complexes to assign to the LIF and REMPI spectra. Also, the proposed reaction mechanisms and the experimentally measured kinetic parameters will be compared with those obtained from theoretical calculations.

Calidad química y sensorial de alimentos: desarrollo de metodologías analíticas basadas en la utilización de HS-SPME/GC y aceptabilidad sensorial para la caracterización de plantas aromáticas y productos alimenticios.

El concepto de calidad ha evolucionado en los últimos años adquiriendo un extraordinario protagonismo. Un alimento puede ser descripto mediante una serie de parámetros o variables que se transforman en atributos de calidad por la percepción y preferencias de un usuario. Los valores que deben alcanzar los atributos para que la adecuación sea positiva, son las especificaciones de calidad. Entre los atributos de calidad de un alimento se encuentra la organoléptica o sensorial, que puede ser definida, medida y ponderada, estableciéndose niveles de confianza para el cumplimiento de las especificaciones de calidad acordadas. Los componentes químicos volátiles del alimento, estimulan las terminales sensitivas de boca y nariz, afectando a los atributos olor, aroma, fragancia, gusto y flavor. Por lo tanto, identificar dichos componentes y determinar su proporción en el producto es de vital importancia para establecer correlaciones con las respuestas sensoriales. En el presente proyecto se desarrollarán metodologías analíticas basadas en Microextracción en Fase Sólida del Espacio de Cabeza seguida de Cromatografía Gaseosa (HS-SPME/GC) y en aceptabilidad sensorial para su aplicación en la caracterización de plantas aromáticas y productos alimenticios, con la finalidad de identificar los compuestos volátiles responsables de la aceptación o rechazo de los productos investigados, de evaluar el efecto del almacenamiento sobre las características de los mismos, y establecer similitudes y diferencias entre los perfiles químicos de diferentes productos del mismo tipo. Además, se realizarán protocolos de control de calidad para las muestras estudiadas.

Estabilización físico-química de los suelos colapsables de Córdoba.

Zur y Wiseman (1973) definieron que la ocurrencia de este fenómeno trae como consecuencias una disminución rápida del volumen del suelo ante un aumento contenido de humedad natural, del grado de saturación, la tensión media actuante, la tensión de corte y la presión de poro. Por ende, ocurre una disminución de la capacidad de carga teórica, considerada al momento de realizar el cálculo estructural de una fundación/cimiento (entre otros aspectos) para una superestructura. Efectos irreversibles de las superestructuras, se producen a consecuencia de una disminución de la capacidad de carga. Las construcciones edilicias de bajos recursos económicos por cápita, serían las más afectadas ante el fenómeno de suelos colapsables en la ciudad de Córdoba. Esta investigación se centra en complementar estudiados de estabilización de suelos colapsables de más de 30 años desarrollado en el ámbito de investigación local. La innovación de esta línea de investigación, es utilizar un agente químico distinto a los ya utilizados (o sea cal-cemento).

A composição química da goiabeira (Psidium guajava L.)

This paper deals with the mineral composition fresh and dry matter production of different organs of 4, 5 old guava (Psidium guajava L.) growth on sandy soil (Savanna) without fertilizer. The data obtained for fresh and dry matter productior are present in table 2 (in Portuguese). The concentration of the elements are presented in table 3 (in Portuguese). Finally, the total amounts of elements absorbed by guava are given in the following table: Element Plant (grams) Fruits (grams) Nitrogen (N) 42,55 20,4 Phosphorus (P) 3,84 2,3 Potassium (K) 52,01 31,3 Calcium (Ca) 47,81 0,2 Magnesium (Mg) — 2,4

Enterobactérias Patogênicas: seu isolamento das águas superficiais por meio de precipitação química

Enterobacteria of pathogenic group were isolated directly of superficial waters using Alumina Milk as precipitate, being 23 Salmonella, 19 Shigella and 17 Proteus from 18 samples which were collected in brooks and rivers of São Paulo, Brazil.

Estados sobre a alimentação mineral do cafeeiro: XVII - efeito da adubação NPK na composição química do solo, do fruto e na qualidade da bebida (Nota preliminar)

Foram feitas determinações dos teores de N, P e K no solo e nos frutos de cafeeiros submetidos a um ensaio fatotorial 2x2x2. Verificou-se que apenas as aplicações de P e K elevaram os teoresdos elementos no solo. O uso de N e K aumentou o teor dêsses nutrientes no fruto. A qualidade da bebida foi prejudicada pela falta de P na adubação.

Levantamento sôbre a composição química bromatológica de 39 variedades forrageiras de cana-de-açúcar

This paper deals with a survey on chemical compositions of 39 forage sugar cane varieties carried out at the Bromatology Laboratory of the E.S.A. "Luiz de Queiroz" (5th chair). Samples were taken at Sugar Cane Experimental Station "Jose Viziolli", Piracicaba, SP, and the material was analised by standard methods. The main conclusions can be summarised as follows: 1. All varieties showed low protein and mineral contents, but were high in crude fiber and nitrogen free extract fractions. 2. A small, but positive correlation was observed between crude fiber and protein content. 3. The amount of observed variation concerning the various nutrient fractions could be used to select better forage sugar cane varieties.

Contribuição ao estudo da composição química e digestibilidade do feno de siratro, Phaseolus stropurpureus

This paper deals with experiments carried out at the Bromatology Laboratory, E.S.A. "Luiz de Queiroz", USP, in order to assess the chemical composition and the digestion coefficients of siratro hay, Phaseolus atropurpureus. The field cured hay was analysed by standar methods usually employed, and two wethers were used in the digestibility trials. The results are summarised in tables I through II. Data from siratro hay were compared to those obtained with several tropical legumes used as hay. The nutritive value of siratro hay is discussed.