Characterization of microbial populations in a wastewater treatment plant focusing on Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa

Dissertação de mestrado em Bioengenharia

Estudio de la factibilidad del uso de bioindicadores pasivos para la detección selectiva de contaminantes orgánicos. Feasibility study of the use of pasive biomonitors for the selective detection of organic pollutants.

En Argentina, existe escasa información sobre las características y concentración de sustancias orgánicas en la atmósfera y, en particular, la información referida a compuestos polifluorados (como por ej. Ácidos perfluorocarboxílicos, PFCA) es prácticamente nula. Los niveles de concentración de estos compuestos están aumentando de manera alarmante en todo el mundo. Se conoce la elevada toxicidad de algunos de ellos debido a que son bioacumulativos, persistentes en el ambiente y potencialmente cancerígenos. En estos momentos se está investigando cuales son los precursores de estos compuestos en el medio ambiente y los mecanismos involucrados en la generación de los PFCA.El uso de biomonitores constituye una excelente alternativa al monitoreo instrumental automático, especialmente para países en desarrollo porque no requieren la aplicación de tecnologías complicadas y son de muy bajo costo. Con este fin se pretende evaluar la factibilidad del empleo de bioindicadores pasivos para la detección de sustancias orgánicas, entre ellos, alcoholes fluoroteloméricos y ácidos perfluorados y estimar el daño que estos compuestos provocan en los organismos expuestos. Se emplearán dos especies autóctonas de epífitas del género Tilandsia para evaluar modificaciones quimico-fisiológicas provocadas por la exposición a concentraciones conocidas de estos compuestos y la especie Tradescantia pallida para evaluar efectos genotóxicos. Se espera, además estimar las concentraciones ambientales de los compuestos bajo estudio mediante el empleo de biomonitores. En este contexto, el desarrollo de este proyecto tendrá un impacto favorable sobre el medio ambiente ya que sus resultados permitirán conocer la capacidad bioindicadora de especies biomonitoras autóctonas, con el fin de emplearlas para identificar ambientes contaminandos con compuestos orgánicos polifluorados y en un futuro extenderla a la mayor variedad de contaminantes atmosféricos orgánicos posibles. Además, la calibración de biomonitores servirá para realizar seguimientos temporales de este tipo de contaminantes en distintos ambientes en Argentina, o en el lugar donde exista el problema de contaminación.

Impacto de las prácticas agrícolas en los recursos hídricos de la provincia de Córdoba: aislamiento y caracterización de bacterias degradadoras de pesticidas para su utilización en procesos de biorremediación. Impact of agricultural activities on aquatic environments of Córdoba: isolation and characterization of bacteria with pesticide removal capacities for bioremediation treatments.

Los sistemas de agua dulce constituyen fuentes vitales para el desarrollo de la vida. Entre otras causas, el excesivo y poco controlado uso de pesticidas por las prácticas agrícolas modernas ha contribuido con la degradación de estos ecosistemas en la provincia de Córdoba (Secretaría de Ambiente, 2008). Los pesticidas son compuestos tóxicos y químicamente estables en el ambiente. Diversas especies microbianas presentan la capacidad para mineralizar dichos compuestos, siendo uno de los mecanismos de descomposición más importante. En el presente trabajo se pretende (1) Detectar y cuantificar principios activos de pesticidas en diferentes aguas ambientales de la región centro-sur de la provincia de Córdoba; (2) Aislar y caracterizar especies bacterianas a partir de muestras de aguas superficiales y subterráneas de la región que demuestren ser eficientes en la biodegradación de diferentes pesticidas. Para ello, se estudiará la presencia de 10 pesticidas organoclorados y organofosforados (lindano, 2,4D, DDT, p,p-DDE, �-endosulfán, �-endosulfán, clorpirifós, dimetoato) y herbicidas (atrazina) en muestras de agua superficiales y subterráneas (8 - 12m de profundidad) de la región agrícola centro-sur de Córdoba. Se establecerán diferentes puntos de muestreo en las principales cuencas hidrográficas: Río Tercero y Embalse de Río Tercero, Canal Desviador de Bell Ville, Laguna La Salada, Río Saladillo, Río Carcarañá y Río Cuarto. La determinación de pesticidas se realizará mediante Cromatografía de Gases (GC). Conjuntamente, se realizará el aislamiento de microorganismos a partir de las muestras de agua suplementadas con diferentes concentraciones de pesticidas (López et al., 2005) y se procederá a la caracterización morfológica y bioquímica (Lechevalier, 1989). Se realizarán curvas de crecimiento (DO600) y se determinará la viabilidad celular mediante el método de recuento en placa. El potencial catabólico de cada aislamiento se determinará analizando la concentración residual de pesticidas en el sobrenadante de los cultivos (Benimeli et al, 2003) y mediante ensayos de resting-cell (Hernández et al, 2008). Finalmente se realizará la caracterización genética (Weisburg, 1991) de los aislamientos que demuestren una mayor eficiencia en la biodegradación de pesticidas. El presente estudio pretende abordar una temática prioritaria como es la contaminación ambiental de ecosistemas acuáticos de la provincia de Córdoba. la detección de principios activos de pesticidas sería, por lo tanto, un indicador de contaminación de origen antropológica y brindaría información respecto al deterioro de la calidad del agua. Por otra parte, el aislamiento de bacterias adaptadas a las condiciones ecológicas de la región y capaces de metabolizar eficientemente diferentes pesticidas como fuentes de carbono y energía sería beneficioso para su utilización en futuros ensayos de biorremediación.

Desarrollo de sistemas nano/micro-particulados con aplicación en la fotodegradación selectiva de contaminantes orgánicos en solución. Development of nano / micro-particles systems with application to selective photodegradation of organic pollutants in solution.

IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA DE ESTUDIO. Las sustancias orgánicas solubles en agua no biodegradables tales como ciertos herbicidas, colorantes industriales y metabolitos de fármacos de uso masivo son una de las principales fuentes de contaminación en aguas subterráneas de zonas agrícolas y en efluentes industriales y domésticos. Las reacciones fotocatalizadas por irradiación UV-visible y sensitizadores orgánicos e inorgánicos son uno de los métodos más económicos y convenientes para la descomposición de contaminantes en subproductos inocuos y/o biodegradables. En muchas aplicaciones es deseable un alto grado de especificidad, efectividad y velocidad de degradación de un dado agente contaminante que se encuentra presente en una mezcla compleja de sustancias orgánicas en solución. En particular son altamente deseables sistemas nano/micro -particulados que formen suspensiones acuosas estables debido a que estas permiten una fácil aplicación y una eficaz acción descontaminante en grandes volúmenes de fluidos. HIPÓTESIS Y PLANTEO DE LOS OBJETIVOS. El objetivo general de este proyecto es desarrollar sistemas nano/micro particulados formados por polímeros de impresión molecular (PIMs) y foto-sensibilizadores (FS). Un PIMs es un polímero especialmente sintetizado para que sea capaz de reconocer específicamente un analito (molécula plantilla) determinado. La actividad de unión específica de los PIMs en conjunto con la capacidad fotocatalizadora de los sensibilizadores pueden ser usadas para lograr la fotodescomposición específica de moléculas “plantilla” (en este caso un dado contaminante) en soluciones conteniendo mezclas complejas de sustancias orgánicas. MATERIALES Y MÉTODOS A UTILIZAR. Se utilizaran técnicas de polimerización en mini-emulsión para sintetizar los sistemas nano/micro PIM-FS para buscar la degradación de ciertos compuestos de interés. Para caracterizar eficiencias, mecanismos y especificidad de foto-degradación en dichos sistemas se utilizan diversas técnicas espectroscópicas (estacionarias y resueltas en el tiempo) y de cromatografía (HPLC y GC). Así mismo, para medir directamente distribuciones de afinidades de unión y eficiencia de foto-degradación se utilizaran técnicas de fluorescencia de molécula/partícula individual. Estas determinaciones permitirán obtener resultados importantes al momento de analizar los factores que afectan la eficiencia de foto-degradación (nano/micro escala), tales como cantidad y ubicación de foto- sensibilizadores en las matrices poliméricas y eficiencia de unión de la plantilla y los productos de degradación al PIM. RESULTADOS ESPERADOS. Los estudios propuestos apuntan a un mejor entendimiento de procesos foto-iniciados en entornos nano/micro-particulados para aplicar dichos conocimientos al diseño de sistemas optimizados para la foto-destrucción selectiva de contaminantes acuosos de relevancia social; tales como herbicidas, residuos industriales, metabolitos de fármacos de uso masivo, etc. IMPORTANCIA DEL PROYECTO. Los sistemas nano/micro-particulados PIM-FS que se propone desarrollar en este proyecto se presentan como candidatos ideales para tratamientos específicos de efluentes industriales y domésticos en los cuales se desea lograr la degradación selectiva de compuestos orgánicos. Los conocimientos adquiridos serán indispensables para construir una plataforma versátil de sistemas foto-catalíticos específicos para la degradación de diversos contaminantes orgánicos de interés social. En lo referente a la formación de recursos humanos, el proyecto propuesto contribuirá en forma directa a la formación de 3 estudiantes de postgrado y 2 estudiantes de grado. En las capacidades institucionales se contribuirá al acondicionamiento del Laboratorio para Microscopía Óptica Avanzada (LMOA) en el Dpto. de Química de la UNRC y al montaje de un sistema de microscopio de fluorescencia que permitirá la aplicación de técnicas avanzadas de espectroscopia de fluorescencia de molecula individual. Water-soluble organic molecules such as certain non-biodegradable herbicides, industrial dyes and metabolites of widespread use drugs are a major source of pollution in groundwater from agricultural areas and in industrial and domestic effluents. Photo-catalytic reactions by UV-visible irradiation and organic sensitizers are one of the most economical and convenient methods for the decomposition of pollutants into harmless byproducts. In many applications it is highly desirable a high degree of specificity, effectiveness and speed of degradation of specific pollutants present in a complex mixture. In particular nano/micro-particles systems that form stable aqueous suspensions are highly desirable because they allow for easy application and effective decontamination of large volumes of fluids. Herein we propose the development of nano/micro particles composed by molecularly imprinted polymers (MIP) and photo-sensitizers (PS). The specific binding of MIP and the photo-catalytic ability of the sensitizers are used to achieve the photo-decomposition of specific "template" molecules in complex mixtures. Mini-emulsion polymerization techniques will be used to synthesize nano/micro MIP-FS systems. Spectroscopy (steady-state and time resolved) and chromatography (GC and HPLC) will be used to characterize efficiency, mechanisms and specificity of photo-degradation in these systems. In addition single molecule/particle fluorescence spectroscopy techniques will be used to directly measure distributions of binding affinities and photo-degradation efficiency in individual particles. The proposed studies point to a more detailed understanding of the factors affecting the photo-degradation efficiency in nano/micro-particles and to apply that knowledge in the design of optimized systems for photo-selective destruction of socially relevant aqueous pollutants.

Channel estimation and ICI cancellation for adaptive OFDM systems in doubly selective channels

Magdeburg, Univ., Fak. für Elektrotechnik und Informationstechnik, Diss., 2010

Zwischen Isolation, Anpassung und räumlicher Mobilität : eine Untersuchung zur Integration von Binnenwanderern in Deutschland

Magdeburg, Univ., Fak. für Geistes-, Sozial- und Erziehungswiss., Diss., 2011

Reproductive isolation among three populations of the genus Grammostola from Uruguay (Araneae, Theraphosidae)

Ethological isolation of individuals from three allopatric Grammostola populations of Uruguay, G. iheringi (Keyserling, 1891), G. mollicoma (Auserer, 1875) northern population and G. mollicoma southern population, was tested under laboratory conditions. Grammostola iheringi behaved as a reproductive isolated species, whereas the two populations of G. mollicoma did not show ethological isolation between them. However, ecological isolating reproductive mechanisms could be acting on G. mollicoma populations. Artificial burrows seem to be important for reproductive isolation in these species.

The isolation of the perfect form of Microsporum Gypseum, Nannizzia Gypsea, Stockdale, 1963, from brazilian soil

Our work is on the isolation from brazilian soil of the perfect stage of Microsporum gypseum, Nannizzia gypsea, Stock., 1963, using cut sterilized children hair as bait.

Isolation of an enriched plasma membrame subpellicular microtubule fraction of Leishmania mexicana amazonensis

A cell fractionation procedure previously developed for Trypanosoma cruzi was applied to isolated the plasma membrane of promastigotes of Leishania mexicana amazonensis. The cell, swollen in an hypotonic mediun, were disrupted in the presence of a nonionic detergent and the membrane fraction isolated by differencial centrifugation. Electron microscopy showed that the fraction consisted of pieces of the plasma membrane associated with subpellicular microtubules. It was also shown that this fraction is able to induce cell-mediated immune response in mice.

Chagas' disease: selective affinity and cytotoxicity of Trypanosoma cruzi-immune lymphocytes to parasympathetic ganglion cells

The megaesophagus and megacolon endemic in South America are related , to Chagas' disease. These mega conditions are found in patients with chronic Chagas's infection, when the parasite is not demonstrable in the lesions. These are characterized by depopulation of parasympathetic ganglion cells, dilation and hypertrophy of the viscera. In the experiments described here we deminstrate a selective affinity and adherence of Trypanosoma cruzi-immune lymphocytes to myenteric, parasympathetic ganglion cells, leading to neuronolysis. None of these features are observed when non-immune lymphocytes from control rabbits are used, or when the immune lymphocytes are allowed to react with CNS neurons. This demonstration is an indication of the high degree of specificity of the destruction of parasympathetic neurons in Chagas' disease. We postulate that the T. cruzi-immune lymphocyte rejection of parasympathetic neurons, but not of CNS neurons, might be related to recognition of a cross-reacting antigenic determinant secreted only by the target neurons. In favor of this interpretation is the observation of lymphocytic infiltrates and parasympathetic ganglion cell destruction in chronic Chagas' infection in the absence of encephalitis.

Reproductive isolation between different forms of Lutzomyia longipalpis (Lutz & Neiva), (Diptera: Psychodidae), the vector of Leishmania donovani chagasi Cunha & Chagas and its significance to kala-azar distribution in South America

The males of the sandfly Lutzomyia longipalpis occur in two forms, one which bears a single pair of pale spots on tergite 4 and another in which an additional pair of spots characterizes tergite 3. In crosses between laboratory reared stocks of the two forms originating from allopatric and sympatric sites in Brazil nearly all males of one form fail to inseminate females of the other. In addition, insemination failure between some allopatric populaytions of Lu. longipalpis with similar tergal spot patterns is recorded, indicating the existence of additional forms in an apparent species complex. The possibility that Lu. longipalpis sensu latu represents more than a single taxon is discussed and the relevance of these findings to future epidemiological studies on kala-azar is considered.

Observations on the sandfly (Diptera: Psychodidae) fauna of Além Paraíba state of Minas Gerais, Brazil, and the isolation of a parasite of the Leishmania braziliensis complex from Psychodopygus hirsuta hirsuta

Dissection of 765 sandflies captured in Além Paraíba (the type locality of Leishmania braziliensis) resulted in the isolation, from Psychodopygus hirsuta hirsuta, of a parasite of the Le. braziliensis complex.

RS virus diagnosis: comparison of isolation, immunofluorescence and enzyme immunoassay

Two techniques for rapid diagnosis, immunofluorescence (IFAT) and enzyme immunoassay (EIA), have been compared with virus isolaion in tissue culture for the detection of respiratory syncytial virus (RSV) in specimens of nasopharyngeal secretions. The specimens were obtained from children under five years of age suffering from acute respiratory iliness, during a period of six months from January to June 1982. Of 471 specimens examined 54 (11.5%) were positive by virus isolation and 180 (38.2%) were positive by immunofluorescence. The bacterial contamination of inoculated tissue cultures unfortunately prevented the isolation of virus from many samples. Specimens from 216 children were tested to compare enzyme immunoassay and immunofluorescence. Of these 60 (27%) were positive by EIA and 121 (56%) were positive by IFAT. Our results suggest that the EIA technique although highly specific is rather insensitive. This may be because by the time these tests were done the originl nasopharyngeal secretions were considerably diluted and contained more mucus fragments than the call suspension used for IFAT. Of the three techniques, IFAT gives the best results although EIA may be useful where IFAT is not possible.

Isolation and antigenic characterization of human immunodeficiency virus (HIV) in Brazil

A retrovirus infecting a Brazilian AIDS patient was isolated and characterized in terms of its reactivity with sera from individuals infected with human immunodeficiency viruses 1 and 2 (HIV-1 and HIV-2). The Western blot analysis revealed that the Brazilian isolate is very similar to the well characterized HIV-1 strain. The serum of the patient from whom the virus was isolated did not react with the 140 kDa envelope glycoprotein specific for HIV-2.