Química láser: Transferencia de energía

El propósito general de este proyecto es el de desarrollar investigaciones experimentales y teóricas en la dinámica de las reacciones químicas, de importancia en los procesos atmosféricos (baja temperatura) y de combustión (alta temperatura), con especial énfasis en los aspectos relativos a la relajación colisional de la energía, en especies simples y en moléculas de van der Waals. Con este propósito se estudiarán las reacciones físicas y químicas de especies excitadas, en tiempo real, en función del grado de excitación y de la presión y naturaleza de los gases desactivantes. En particular, se tratará de correlacionar la cantidad de energía transferida por colisión con parámetros moleculares, basándose en la dinámica de estos procesos. Los objetivos parciales pueden clasificarse de la siguiente manera: 1) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas diatómicas excitadas vibracionalmente, con gases colisionantes mono y diatómicos. 2) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas poliatómicas, excitadas vibracionalmente, con gases monoatómicos, en función del grado de excitación rotacional. 3) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas de van der Waals, excitadas vibracionalmente, con gases monoatómicos. 4) Generación de radicales libres del tip CFxCly, con x+y=3, por descomposición multifotónica IR de precursores adecuados y estudio de sus reacciones con diversos sustratos. Por ejemplo, se estudiará la reacción de radicales CF3 con NO2. 5) Estudio de la relajación colisional de moléculas excitadas vibracionalmente por mediciones de la intensidad de fluorescencia IR, resuelta en el tiempo. 6) Instalación y puesta en funcionamiento de un aparato de haces moleculares. 7) Generación y estudio de los procesos de relajación y reactividades de moléculas de van der Waals.

Determinación de antioxidantes fenólicos en diferentes muestras de aceites

El principal objetivo de este proyecto es consolidar una línea de investigación en el campo de la Química Analítica, área que por el momento está poco desarrollada en nuestro país y particularmente en la Universidad Nacional de Córdoba. Para ello se tiene previsto continuar con el estudio de inmovilización de reactivos de interés práctico para su uso en la modificación de electrodos con el fin de emplearlos como sensores electroquímicos. Se comenzará con el estudio de electrodos químicamente modificados con partículas de polímeros preparados a partir de una mezcla de prepolímero resol de fenol o fenoles sustituidos y formaldehído. Estos polímeros tienen una muy buena respuesta para la cuantificación de fenoles y compuestos etílicos en general, los que no sólo son contaminantes industriales muy importantes, sino que además están relacionados con la industria de la alimentación debido a que algunos compuestos de base fenólica se usan como antioxidantes. Se tiene previsto analizar la síntesis y caracterización de prepolímero, la preparación del electrodo de trabajo y la optimización del sistema en un sistema de flujo continuo. También se considerará la preparación de la muestra y la evaluación del método. Finalmente se compararán los resultados obtenidos con aquellos logrados mediante la técnica patrón que recomienda la Association of Official Analytical Chemist (AOAC). El estudio se llevará a cabo con el análisis del antioxidante 2,6-di-tert-butilo-4-cresol (BHT) en diferentes muestras de aceites vegetales e industriales. También se analizarán en muestras de agua de la ciudad de Córdoba y del río Suquía el contenido total de fenoles.

Análisis de la respuesta química de una especie liquénica a contaminantes atmosféricos, en relación a datos de calidad del aire provenientes del Sistema del Monitoreo del Aire (SiMA)

La contaminación atmosférica puede definirse como cualquier condición en la cual ciertas sustancias, en concentraciones lo suficientemente elevadas con respecto a su nivel normal, se encuentran en el aire produciendo efectos mensurables en el hombre, animales y la vegetación o los materiales. Según Warner (1981), los contaminantes pueden existir en la atmósfera en forma de gases, de gotas líquidas o de partículas sólidas. (...) La contaminación del aire tiene efectos marcados sobre plantas, las cuales varían considerablemente en su susceptibilidad a los polutantes. La identificación y categorización en especies sensibles y tolerantes, resulta importante, especialmente en programas de biomonitoreo. (...) La acción de los contaminantes sobre plantas ha permitido valerse de muchos organismos como indicadores de polución en diferentes sitios y bajo diversas condiciones de contaminación. En este sentido, una de las técnicas alternativas para conocer las características de un ambiente en cuanto a sus niveles de contaminación es el empleo del biomonitoreo, el cual se trata de un modelo experimental que mide las respuestas de organismos a la contaminación atmosférica. En este sentido las respuestas fisiológicas han sido propuestas como indicadoras, aún de bajos niveles de contaminación, ya que si bien la concentración de algunos contaminantes en el aire puede no ser lo suficientemente elevada como para ser detectada por medios convencionales (monitoreo por sensores químicos), ésta puede provocar modificaciones permanentes por efecto acumulativo. (...) La importancia de conocer por un lado, la concentración de contaminantes en el aire y por otro, analizar los efectos que estos contaminantes producen sobre un bioindicador, radica en la posibilidad de aproximarnos a la implementación de un sistema de monitoreo que tenga en cuenta no sólo la cuantificación de contaminantes sino también la estimación de sus efectos biológicos en determinadas condiciones ambientales. (...) Debe tenerse en cuenta que a partir de la respuesta química del bioindicador se evalúa además del efecto puntual de picos de elevada concentración, el efecto aditivo, sinérgico o antagónico de los distintos contaminantes durante el período de exposición. Estos efectos se encuentran fuertemente ligados a condiciones ambientales, que pueden potenciar o atenuar la toxicidad de los diferentes compuestos sobre el bioindicador. (...) Objetivo general Establecer grados de correlación entre la concentración de contaminantes atmosféricos, cuantificados por el Sistema de Monitoreo de Aire (SiMA) de la Municipalidad de Córdoba, y la respuesta química de Usnea sp., en diferentes condiciones ambientales.

Química de organometálicos de transición

En nuestro estudio de las propiedades catalíticas de los metales de transición de la serie 3d, bajo la forma de metales puros, de sus haluros o de compuestos de coordinación continuaremos trabajando sobre tres temas: Tema 1: Estudio del mecanismo de la adición oxidativa del enlace carbono-halógeno al metal: síntesis de compuestos del tipo MX2PR2, donde M=Fe o Al; X=Cl y R= alquilo o arilo. Deshidrohalogenación de 1, 2-dihaloalcanos con MX2PR2 como catalizadores. Análisis espectroscópico para la detección de intermediarios de reacción. Tema 2: Síntesis de compuestos de coordinación de ligandos orgánicos sencillos a haluros de metales de transición de la serie 3d. Estudio de la capacidad catalítica de los mismos en distintos tipos de reacciones orgánicas: halogenación de anillos aromáticos; epoxidación y fotooxidación alítica de olefinas; oxidación de alcanos. Tema 3: Los conocimientos adquiridos en el desarrollo de los temas 1 y 2 se emplearán en el diseño de catalizadores y estudio de condiciones de reacción aplicables a procesos en mayor escala: síntesis de cloruro de vinilo y descomposición catalítica de pesticidas y residuos clorados.

Estudio de procesos fisicoquímicos que afectan a la dinámica y composición de la tropósfera

El proyecto tiene como objetivo principal alcanzar una mejor comprensión de los mecanismos que influyen en la capa inferior de la atmósfera o tropósfera, tanto desde el punto de vista teórico como experimental. (...) Se utilizarán modelos radioactivos para evaluar en forma cuantitativa el flujo de radiación que llega a la superficie terrestre en nuestra ciudad en las distintas estaciones como función de la concentración de especies absorbentes, dispersión y/o absorción por particulados y aerosoles, concentración de vapor de agua y factores meteorológicos. (...) Se espera además realizar estudios de sensibilidad con el objetivo de analizar el efecto de cambios en las condiciones fisicoquímicas del ambiente y su influencia en la velocidad de las reacciones químicas que tienen lugar en la atmósfera. El énfasis mayor se pondrá en aquellas reacciones iniciadas por la absorción de radiación proveniente del sol, en las cuales participan especies que absorben en la región del espectro electromagnético conocido como UV cercano. Este análisis es fundamental a la hora de optar por combustibles alternativos con el propósito de mejorar la calidad del aire en una región. En este período del proyecto se finalizará con el desarrollo y se harán las pruebas necesarias de un modelo matemático que permite la simulación de la dispersión y procesos de transporte producidos por una chimenea o escape industrial, teniendo en cuenta las reacciones químicas que ocurrirán (fuentes y sumideros) poniendo especial énfasis en la cuantificación de las concentraciones que recibirán los seres humanos y la vegetación en sitios críticos de la región. Este trabajo es de gran importancia ya que permitirá prever el impacto que tendrán las emisiones gaseosas reactivas de una industria, incinerador, etc. en la salud de la población. El uso de estos modelos es una pieza fundamental de lo que se conoce como "Estudios de impacto ambiental".

Producción de diamante por CVD (Chemical Vapour Deposition)

A fines de la década del '60 un grupo de investigadores rusos pudo obtener diamante a partir de experimentos con reacciones en fase vapor a bajas presiones de los gases envueltos en el proceso. En 1976 Derjagin et al. mostraron que la nucleación de diamante es posible sobre sustratos de Cu y en 1982 Matsumoto demuestra que la nucleación y crecimiento continuo a bajas presiones de diamante es posible sobre diversos substratos. Las especiales propiedades del diamante (D): dureza, elevado punto de fusión, inercia química, así como elevada conductividad del calor, sonido y de señales ópticas, ubican a este material como una de las prioridades de desarrollo e investigación de grupos de excelencia en el mundo entero. (...) Objetivos Generales y Específicos: El objetivo de este proyecto se basa en la construcción de un reactor para CVD (Chemical Vapour Deposition) y de los elementos auxiliares necesarios para producir diamante sintético por este método. Determinando los parámetros que controlan el proceso: mezcla de gases adecuada, temperatura de substrato, temperatura del plasma, presión parcial de los gases, vacío necesario y otros. En la primera etapa de 2 años se priorizará la puesta a punto del método, para luego pasar al estudio de las diferentes aplicaciones tecnológicas necesarias para la región. Específicamente, en el tercer año se tratará de generar diamantes como recubrimientos para herramientas de corte, así como para trapanos de velocidad, aprovechando residuos para la industria de abrasivos. Los objetivos generales no se cirscuncriben sólo al hecho de montar un reactor en laboratorio para CVD, sino una vez encontrados los parámetros que gobiernan esta técnica, producir diamante sintético para aplicaciones en la industria de herramientas de corte, micrófonos y óptica. Otro objetivo general de importancia es la formación de recursos humanos en técnicas de vacío, ingeniería de superficie y tecnología de plasma a través del personal y de los estudiantes involucrados en el proyecto, así como los participantes en cátedras del Departamento de Mecánica. En cuanto a los objetivos específicos para los dos primeros años, es preparar, construir y poner a punto un reactor de laboratorio de filamento caliente (Hot filament) por tecnología de plasma tipo CVD para obtener diamante sintético a partir de gases.

Estudio de los factores que influyen sobre la fertilidad física y química del suelo

El proyecto aborda el estudio de los factores que influyen sobre la fertilidad física y química del suelo desde dos aspectos diferentes: 1. Influencia de los distintos componentes del suelo sobre su estabilidad estructural. La pérdida de propiedades físicas y químicas lleva al agotamiento de los suelos, que determina una disminución de la productividad, en muchos casos aceleran el desencadenamiento de proceso erosivo. Este fenómeno afecta prácticamente a todas las áreas agrícolas y se ve agravado por la quema del rastrojo, que provoca una disminución del contenido de materia orgánica alterando el equilibrio químico y biológico de los diferentes horizontes, lo cual va acompañado del deterioro de los procesos de agregación, de la degradación de la estructura y la pérdida o disminución de la fertilidad física, química y biológica, provocando una alteración de los ciclos naturales. 2. Residualidad de herbicidas en suelo. Los sistemas de labranza conservacionista se han difundido como consecuencia de las significativas reducciones en los niveles de materia orgánica, fertilidad química, estabilidad de los agregados y el notable aumento de la susceptibilidad a la erosión, en los suelos de la provincia de Córdoba. Estos sistemas de producción incluyen, en su conjunto tecnológico, abundante aplicación de herbicidas para el control de malezas, por lo que su uso continuado podría acelerar la acumulación de residuos de estos productos, afectando la fertilidad química de los suelos por la presencia de compuestos tóxicos para cultivos posteriores como también la potencial acumulación de herbicidas en aguas subterráneas. La dinámica de los herbicidas varía según las características de los suelos, especialmente por su contenido de materia orgánica y composición textural; características del herbicida y de las condiciones ambientales. El objetivo de esta parte del proyecto es caracterizar los suelos estudiados por su afinidad con determinados herbicidas por medio de índices obtenidos en laboratorio. Además, estudiar si existe acumulación de herbicidas en suelos que recibieron sucesivas aplicaciones.

Las ciclodextrinas y su utilización en Química Farmacéutica

Se conocen una serie de derivados naftoquinónicos los cuales poseen propiedades tripanosidas, bactericidas y antineoplásicas. Desafortunadamente estos compuestos presentan una muy baja solubilidad en agua, la cual es de 3-4 órdenes de magnitud inferior a la concentración mínima necesaria para la formulación de soluciones parentales utilizadas en estudios clínicos. Además este es también un factor limitante para la realización de estudios in vitro a algunos de estos derivados. Para revertir esta situación se intentará la la formación de complejos de inclusión con ciclodextrinas, ya que en la literatura se encuentra una gran cantidad de antecedentes respecto al aumento de la solubilidad en agua de diversas drogas mediante la utilización de ciclodextrinas. Los estudios comprenderán: 1. Formación de complejos de inclusión. a. En solución. Se intentará la formación de complejos entre la 2-hidroxi-N-(3,4-dimetil-5-isoxazolil) -1, 4-naftoquinona-4-imina con la 2-hidroxi-N-(5-metil-3-isoxazolil)-1,4- naftoquinona-4-imina con la 2-hidroxipropil-b-ciclodextrina. Se analizará el efecto que produce la encapsulación molecular sobre la solubilidad acuosa y la estabilidad. b. En estado sólido. Se prepararán complejos de inclusión sólidos, los cuales se caracterizarán por métodos de análisis térmicos y por IR. 2. HPLC utilizando soluciones acuosas de Ciclodextrinas como fase móvil. Se analizará el efecto que ejerce, sobre la separación de ácido acetilsalicílico y ácido salicílico, la adición de ciclodextrinas a la fase móvil de un sistema de HPLC, con el objeto de encontrar un método de análisis rápido y sencillo para muestras comerciales de AAs.

Biosensores: Estudio electroquímico. Aplicaciones analíticas

Los requerimientos de una rápida obtención de resultados más exactos en el campo de la química clínica, forense, ambiental y farmacéutica, y la industria en general, han impulsado la investigación de nuevos métodos de análisis y dentro de ellos los electroquímicos han evidenciado un notable desarrollo. La importancia del proyecto que se pone a consideración radica en las múltiples posibilidades de interacción que ofrece con la biotecnología y con diferentes ramas de la química. El desarrollo de nuevos biosensores para la cuantificación de glucosa reviste gran importancia ya que, aunque los biosensores electroquímicos han permitido obtener muy buenos resultados en el mercado, ellos continúan siendo uno de los desafíos de muchas empresas líderes. En lo que se refiere a los biosensores de afinidad la potencialidad que tienen en cuanto a la diversidad de aplicaciones es bastante: en la química farmacéutica en el diseño racional de nuevos fármacos (antibióticos, anticancerígenos); en la química clínica, en el diagnóstico de enfermedades especialmente genéticas; en la clínica forense, por que la determinación del DNA en determinadas muestras es de vital importancia para el esclarecimiento de situaciones legales; en la química ambiental, porque permitiría un mejor conocimiento de los efectos tóxicos de algunos contaminantes. (...) Objetivos generales: * Diseñar y optimizar nuevos sensores electroquímicos de afinidad conteniendo ácidos nucleicos como elemento de reconocimiento. * Preparar y caracterizar biosensores obtenidos por inmovilización de oxidasas sobre electrodos de carbono metalizados. Objetivos específicos: * Diseñar y optimizar nuevos biosensores electroquímicos de afinidad para la determinación de compuestos capaces de interaccionar con ácidos nucleicos. * Estudiar la adsorción de ácidos nucleicos sobre electrodos de carbono. * Preparar y caracterizar electrodos enzimáticos metalizados para la cuantificación de glucosa. * Estudiar electroquímicamente la cinética de la reacción catalizada por la enzima inmovilizada.

Adecuación de catalizadores zeolíticos para su aplicación en síntesis de productos químicos finos y catálisis ambiental

La catálisis es la ciencia estratégica por excelencia ya que de ella depende todo el desarrollo de la industria. Si se analiza toda la química y la petroquímica en el mundo se verá que el impacto de ésta alcanza al 50 % en ahorro de material, energía y disminución de sustancias peligrosas para el ambiente. En catálisis heterogénea se emplean materiales sólidos o productos químicos sólidos que poseen un elevado valor de mercado en función de su especificidad. La preparación de dichos materiales involucra principalmente la química del estado sólido y fenómenos de adhesión, gas-sólido y líquido-sólido. Asimismo, presentan una textura complicada y un área superficial bien desarrollada cuya manufactura implica la química coloidal y varios fenómenos de interfase relacionados con la adición, difusión y procesos de movilidad en los sólidos o en sus superficies. Algunos científicos consideran que hacer un catalizador, además de ser una ciencia, es un arte. En este sentido, preparar catalizadores con elevada actividad, selectividad y prolongada vida útil, requiere incrementar el conocimiento de las bases científicas para el desarrollo de diferentes métodos de preparación así como también atender a la actividad inherente a sus componentes (composición química), la estructura física del catalizador, la resistencia mecánica (estabilidad) y las condiciones operativas de la reacción. En función de lo antedicho, cabe señalar que los objetivos de esta investigación son: adecuar y modificar catalizadores zeolíticos selectores de forma según la necesidad del proceso a encarar; y aplicarlos a reacciones de síntesis de productos químicos finos y especialidades, y a procesos catalíticos que involucren el mejoramiento de la calidad del medio ambiente. Para la realización de este plan de trabajo se estudiará el efecto de las condiciones de intercambio en el desarrollo de catalizadores con funciones activas del tipo protónico, amonio, Zn, Ga, Mn, Ni, PB, Mo, Cu, W. También, se tendrá en cuenta su caracterización fisicoquímica y aplicación en reacciones de química fina y catálisis ambiental, tales como: sustitución de aromática electrofílica de anilina con metanol; transalquilación de naftaleno con mesitileno; oxidación de 2 metil naftaleno hacia 2 metil 1,4 naftoquinona (vitamina K3); transformación de residuos plásticos (polietileno, polipropileno y copolimero etileno-polipropileno) en hidrocarburos aromáticos; relación naturaleza sitio activo y actividad catalítica.

Química láser: Transferencia de energía

El propósito general de este proyecto es el de desarrollar investigaciones experimentales y teóricas en la dinámica de las reacciones químicas, de importancia en los procesos atmosféricos (baja temperatura) y de combustión (alta temperatura), con especial énfasis en los aspectos relativos a la relajación colisional de la energía, en especies simples y en moléculas de van der Waals. Con este propósito se estudiarán las reacciones físicas y químicas de especies excitadas, en tiempo real, en función del grado de excitación y de la presión y naturaleza de los gases desactivantes. En particular, se tratará de correlacionar la cantidad de energía transferida por colisión con parámetros moleculares, basándose en la dinámica de estos procesos. Los objetivos parciales pueden clasificarse de la siguiente manera: 1) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas diatómicas excitadas vibracionalmente, con gases colisionantes mono y diatómicos. 2) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas poliatómicas, excitadas vibracionalmente, con gases monoatómicos, en función del grado de excitación rotacional. 3) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas de van der Waals, excitadas vibracionalmente, con gases monoatómicos. 4) Generación de radicales libres del tip CFxCly, con x+y=3, por descomposición multifotónica IR de precursores adecuados y estudio de sus reacciones con diversos sustratos. Por ejemplo, se estudiará la reacción de radicales CF3 con NO2. 5) Estudio de la relajación colisional de moléculas excitadas vibracionalmente por mediciones de la intensidad de fluorescencia IR, resuelta en el tiempo. 6) Instalación y puesta en funcionamiento de un aparato de haces moleculares. 7) Generación y estudio de los procesos de relajación y reactividades de moléculas de van der Waals.

Diseño y Desarrollo de Nuevas Entidades Químicas de Interés Farmacéutico. Design and Development of New Chemical Entities of Pharmaceutical Interest.

Este proyecto de investigación se basa fundamentalmente en diversas actividades concernientes a la investigación y desarrollo de nuevos fármacos. Estos estudios se llevan a cabo sobre nuevos derivados de las siguientes drogas líderes utilizadas en el tratamiento del SIDA: zidovudina (AZT), lamivudina (3TC), didanosina (ddI) y un tipo particular de Inhibidores No Nucleosídicos de la Transcriptasa Reversa (INNTR) conocidos como "diarilpirimidinas" (DAPYs). Se plantean para el presente proyecto los siguientes objetivos específicos:1. Diseño racional y síntesis de nuevos compuestos,2. Evaluación de actividades biológicas y citotoxicidad,3. Estudio de las propiedades fisicoquímicas de interés biológico y farmacéutico,4. Estudios farmacocinéticos y biofarmacéuticos.De esta manera, se ha considerado un estudio integrador, tendiente a conocer y entender el posible comportamiento en el organismo de nuevas entidades químicas de interés farmacéutico (NEQF). Así, nuestra hipótesis de trabajo se sustenta en que la variación de las propiedades fisicoquímicas y farmacocinéticas de las drogas actualmente en uso o en etapas de experimentación, podrá incidir favorablemente en la farmacoterapia del SIDA.Cabe destacar que la aplicación de diversos métodos computacionales, constituye una herramienta muy importante que se utilizada para cada uno de los objetivos planteados ya que brinda información complementaria y una ayuda invalorable para el diseño racional de drogas.Así, se diseñarán, prepararán y caracterizarán NEQF, estudiando en detalle sus propiedades moleculares. Se espera que la información generada represente una contribución para el desarrollo de nuevas opciones terapéuticas efectivas frente al agente causativo del SIDA, enfermedad para la cuál la opción de una terapia efectiva está lejos de ser la ideal.Como el proyecto se desarrolla dentro de un ámbito académico, las actividades previstas permitirán a los becarios y tesistas: 1) ampliar y profundizar los conocimientos teóricos relacionados con los temas de estudio; 2) desarrollar su capacidad creativa; 3) posibilitar el trabajo multidisciplinario. Es decir, se formarán recursos humanos altamente capacitados en el diseño y desarrollo de NEQF, finalizando las tesis doctorales en ejecución e incorporando nuevos jóvenes farmacéuticos.A partir de los resultados que se logren en el campo científico y académico, se espera contribuir a la promoción del conocimiento en el área del diseño y del desarrollo de Compuestos Farmacéuticos Activos. Es de nuestro especial interés que los resultados lleven a un posicionamiento del grupo en el área de la Química Medicinal, de la Bioorgánica y de la Biofarmacia.Con relación a la importancia del proyecto, cabe destacar que la Química Medicinal es una disciplina poco desarrollada en nuestro país, por lo tanto contribuirá no sólo a la generación de conocimiento en el área, sino también a la formación de recursos humanos. Cabe destacar la participación de jóvenes farmacéuticos que son los beneficiarios de dicho proceso de formación. Por otra parte, el desarrollo de NEQF conlleva en sí mismo un impacto social y económico importante, y redunda en beneficio de la salud de la población. Teniendo en cuenta la realidad actual, y considerando que la solución final para el tratamiento del SIDA aún no se ha alcanzado, optimizar la actividad/efectividad de fármacos conocidos y estudiar nuevas moléculas que actúen sobre diversas dianas biológicas constituye una esperanza para el tratamiento eficaz de esta enfermedad. Finalmente, teniendo en cuenta que la finalidad del proyecto es desarrollar nuevos agentes anti VIH con potencial aplicación clínica, es de esperar poder interaccionar con la industria farmacéutica y transferir los resultados a la misma.