Noves metodologies d’anàlisi de compostos volàtils mitjançant trampes d’agulla. Aplicació a l’anàlisi d’alè, atmosfèrica i d’aigües

New methodologies for the analysis of volatile compoundsusing needle traps. Applications to breath, atmospheric andwater analysis. A new preconcentration technique has been developed for the analysis of volatile compounds based on the use of needle traps. These traps are based on stainless steel needles filled with one or more adsorbents, which allows the preconcentration of the anilities inside the trap by passing a gas flow through the needle. The parameters affecting the sorption/desorption process have been assessed (e.g. needle and liner dimensions, injector temperature, split less time, memory effects, and stability inside the needle). For liquid samples, four different sampling methodologies were studied, including passive and active sampling methods. The best results, considering the simplicity and sensitivity, are obtained by sampling the headspace volume using various cycles of a small and fix volume. Once the best conditions of analysis have been found, the method has been validated for gas and liquid samples. The results obtained show that needle traps are a good analytical methodology for the analysis of breath, environmental and liquid samples

Synthesis and multi-target biological profiling of a novel family of rhein derivatives as disease-modifying anti-Alzheimer agents

We have synthesized a family of rheinhuprine hybrids to hit several key targets for Alzheimer"s disease. Biological screening performed in vitro and in Escherichia coli cells has shown that these hybrids exhibit potent inhibitory activities against human acetylcholinesterase butyrylcholinesterase, and BACE-1, dual Aβ42 and tau anti-aggregating activity, and brain permeability. Ex vivo studies with the leads (+)- and ()-7e in brain slices of C57bl6 mice have revealed that they efficiently protect against the Aβ-induced synaptic dysfunction , preventing the loss of synaptic proteins and/or have a positive effect on the induction of long term potentiation. In vivo studies in APP-PS1 transgenic mice treated i.p. for 4 weeks with (+)- and ()-7e have shown a central soluble Aβ lowering effect, accompanied by an increase in the levels of mature amyloid precursor protein (APP). Thus, (+)- and ()-7e emerge as very promising disease-modifying anti-Alzheimer drug candidates.

Synthesis and multi-target biological profiling of a novel family of rhein derivatives as disease-modifying anti-Alzheimer agents

We have synthesized a family of rheinhuprine hybrids to hit several key targets for Alzheimer"s disease. Biological screening performed in vitro and in Escherichia coli cells has shown that these hybrids exhibit potent inhibitory activities against human acetylcholinesterase butyrylcholinesterase, and BACE-1, dual Aβ42 and tau anti-aggregating activity, and brain permeability. Ex vivo studies with the leads (+)- and ()-7e in brain slices of C57bl6 mice have revealed that they efficiently protect against the Aβ-induced synaptic dysfunction , preventing the loss of synaptic proteins and/or have a positive effect on the induction of long term potentiation. In vivo studies in APP-PS1 transgenic mice treated i.p. for 4 weeks with (+)- and ()-7e have shown a central soluble Aβ lowering effect, accompanied by an increase in the levels of mature amyloid precursor protein (APP). Thus, (+)- and ()-7e emerge as very promising disease-modifying anti-Alzheimer drug candidates.

Desenvolupament de mètodes de determinació de compostos fenòlics en aigües i sòls. Caracterització dels processos d'adsorció en diferents tipus de sòls.

El desenvolupament de mètodes d'anàlisi de compostos fenòlics és una pràctica habitual en molts laboratoris des de l'establiment de mesures legislatives de control de les concentracions d'aquestes substàncies en el medi ambient. Les tècniques cromatogràfiques representen la primera opció per a la determinació de la major part de compostos orgànics, en els que s'inclouen els fenols. Aquests, per les seves propietats de volatilitat i polaritat, poden analitzar-se emprant tant la cromatografia líquida com la cromatografia de gasos i aquesta dualitat s'ha aplicat en aquest treball.

Joan Oró

Biografia del Doctor Joan Oró, especialista en bioquímica i biofísica i autor d'importants estudis sobre els compostos orgànics existents en sediments terrestres, meteorits i mostres de la Lluna, així com col·laborador en projectes de la NASA.

Els senyals olfactius en la pol·linització

Treball de recerca realitzat per una alumna d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2008. La hipòtesi de treball és demostrar que els senyals olfactius afecten d’alguna manera a l’atracció les abelles per les plantes i així doncs, també a la seva especificitat a l’hora de pol•linitzar una espècie o una altra. Per a poder provar aquesta relació, s’ha estudiat el comportament d’una espècie d’abella que tan sols visita una espècie de planta. Per tal d’emmarcar l’estudi experimental, s’ha fet un estudi del procés de pol•linització, de les flors i de les abelles, així com de la coevolució d’ambdues. Tot seguit s’ha realitzat l’estudi experimental, amb l’assessorament d’investigadors del Centre de Recerca Ecològica i Aplicacions Forestals (CREAF ) així com també utilitzant les seves instal•lacions i materials. Les emissions de compostos orgànics volàtils d’una de les plantes estudiades contribueixen a l’atracció de les abelles. Aquestes plantes emeten uns compostos diferents a les de l’altra espècie, els monoterpens, els quals són emesos en el moment de màxima pol•linització. La conclusió final a la qual es pot arribar és que el senyal olfactiu que determina l’especificitat de l’abella estudiada per a les flors de la planta estudiada és el constituït pels monoterpens.

Aplicación web para la gestión de contenidos del grupo GENOCOV

El proyecto que se presenta va dirigido al grupo GENOCOV (Grupo de Tratamiento Biológico de Efluentes Líquidos y Gaseosos. Eliminación de Nutrientes. Olores y Compuestos Orgánicos Volátiles) perteneciente al Departamento de Ingeniería Química de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) y consiste en el desarrollo de una aplicación web para el manejo de la información de material bibliográfico de consulta, reactivos químicos y el currículum vitae del grupo de investigación.

Bis-sulfonamides quirals amb simetria C2 com a possibles organocatalitzadors per a l'addició estereoselectiva de nucleòfils a cations N-acilimini

En aquest treball s’ha plantejat estudiar la capacitat de diferents bissulfonamides per promoure, actuant com a àcids Brønsted, l’addició estereoselectiva d’un grup al·lil o un indole a un catió acilimini. Per això, s’han sintetitzat diversos tipus de bis-sulfonamides amb simetria C2, en forma enantiopura, i preparat precursors genèrics de cations N-acilimini. S’han dut a terme reaccions d’al·lilació i d’addició d’indole en diferents condicions i amb les diferents sulfonamides. Es va estudiar la possible estereoselectivitat dels productes d’addició, però en cap cas la presència de les bis-sulfonamides sintetitzades en la reacció ha afectat a l’estereoselectivitat de les addicions.

Negative Fukui functions: new insights based on electronegativity equalization

The occurrence of negative values for Fukui functions was studied through the electronegativity equalization method. Using algebraic relations between Fukui functions and different other conceptual DFT quantities on the one hand and the hardness matrix on the other hand, expressions were obtained for Fukui functions for several archetypical small molecules. Based on EEM calculations for large molecular sets, no negative Fukui functions were found

The mapping of the local contributions of Fermi and Coulomb correlation into intracule and extracule density distributions

The contributions of the correlated and uncorrelated components of the electron-pair density to atomic and molecular intracule I(r) and extracule E(R) densities and its Laplacian functions ∇2I(r) and ∇2E(R) are analyzed at the Hartree-Fock (HF) and configuration interaction (CI) levels of theory. The topologies of the uncorrelated components of these functions can be rationalized in terms of the corresponding one-electron densities. In contrast, by analyzing the correlated components of I(r) and E(R), namely, IC(r) and EC(R), the effect of electron Fermi and Coulomb correlation can be assessed at the HF and CI levels of theory. Moreover, the contribution of Coulomb correlation can be isolated by means of difference maps between IC(r) and EC(R) distributions calculated at the two levels of theory. As application examples, the He, Ne, and Ar atomic series, the C2-2, N2, O2+2 molecular series, and the C2H4 molecule have been investigated. For these atoms and molecules, it is found that Fermi correlation accounts for the main characteristics of IC(r) and EC(R), with Coulomb correlation increasing slightly the locality of these functions at the CI level of theory. Furthermore, IC(r), EC(R), and the associated Laplacian functions, reveal the short-ranged nature and high isotropy of Fermi and Coulomb correlation in atoms and molecules

Medida de acoplamientos dipolares residuales en moléculas orgánicas

En aquest treball es descriu la preparació i l’ús d’un gel comprimit de polimetilmetacrilat (PMMA) com a mitjà d’alineament anisotròpic necessari per a la mesura de constants d’acoplament dipolars residuals (RDCs) mitjançant espectroscopia de Resonància Magnètica Nuclear (RMN). S’ha estudiat la variació del grau d’ordre del mitjà en funció de la seva compressió axial i s’han implementat diferentes versions de l’experiment HSQC amb la intenció de determinar quins mètodes són els més idonis per a la mesura de RDCs en termes de sensibilitat, resolució i precissió. El mètode s’ha aplicat en l’estudi conformacional de l’ibuprofen.

Síntesis de dendrímeros fosforados funcionalizados con quinina y su utilización como organocatalizadores soportados

En este trabajo nos hemos propuesto preparar organocatalizadores dendriméricos conteniendo en superficie un compuesto del pool chiral, como es la quinina. Ésta es un alcaloide derivado de la familia de la cinchona que presenta la ventaja de ser barato, comercialmente asequible y que ha demostrado ser un buen organocatalizador en varias reacciones químicas. Para llevar a cabo el objetivo propuesto, se preparó un compuesto derivado de la quinina a través de una modificación del grupo vinilo, el cual presentaba un grupo fenol en su estructura que sirvió para el posterior anclaje de la molécula resultante a los dendrímeros fosforados de primera y cuarta generación.

Degradation of pheromone and plant volatile components by a same Odorant-Degrading Enzyme in the cotton leafworm, Spodoptera littoralis

Background: Odorant-Degrading Enzymes (ODEs) are supposed to be involved in the signal inactivation step within the olfactory sensilla of insects by quickly removing odorant molecules from the vicinity of the olfactory receptors. Only three ODEs have been both identified at the molecular level and functionally characterized: two were specialized in the degradation of pheromone compounds and the last one was shown to degrade a plant odorant. Methodology: Previous work has shown that the antennae of the cotton leafworm Spodoptera littoralis , a worldwide pest of agricultural crops, express numerous candidate ODEs. We focused on an esterase overexpressed in males antennae, namely SlCXE7. We studied its expression patterns and tested its catalytic properties towards three odorants, i.e. the two female sex pheromone components and a green leaf volatile emitted by host plants. Conclusion: SlCXE7 expression was concomitant during development with male responsiveness to odorants and during adult scotophase with the period of male most active sexual behaviour. Furthermore, SlCXE7 transcription could be induced by male exposure to the main pheromone component, suggesting a role of Pheromone-Degrading Enzyme. Interestingly, recombinant SlCXE7 was able to efficiently hydrolyze the pheromone compounds but also the plant volatile, with a higher affinity for the pheromone than for the plant compound. In male antennae, SlCXE7 expression was associated with both long and short sensilla, tuned to sex pheromones or plant odours, respectively. Our results thus suggested that a same ODE could have a dual function depending of it sensillar localisation. Within the pheromone-sensitive sensilla, SlCXE7 may play a role in pheromone signal termination and in reduction of odorant background noise, whereas it could be involved in plant odorant inactivation within the short sensilla.

Producció de biopolímers amb cultius bacterians mixtes. Comparació de tres reactors discontinus seqüencials (SBR) amb diferents condicions operacionals

La producció de biopolímers (polihidroxialcanoats (PHA) i substàncies polimèriques extracel·lulars (EPS)) a nivell industrial, resulta una nova àrea d’investigació que recull diverses disciplines, entre elles les Ciències Ambientals. Aquest projecte final de carrera amb el títol: “Producció de biopolímers amb cultius bacterians mixtes”, s’ha desenvolupat sota la supervisió de la directora de projecte Dra. María Eugenia Suárez Ojeda del Departament d’Enginyeria Química de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) i s’ha dut a terme per l’estudiant Jordi Pérez i Forner de la Llicenciatura de Ciències Ambientals, Facultat de Ciències de la UAB, en el Departament d’Enginyeria Química de la mateixa universitat. L’objectiu d’aquest projecte ha estat produir biopolímers simultàniament amb l’eliminació de fòsfor i matèria orgànica en aigües residuals per obtenir un residu final amb un alt valor afegit. Aquests biopolímers reuneixen les característiques necessàries per a poder competir amb els plàstics convencionals i així, reduir l’elevat consum del petroli i la generació de residus no biodegradables. En aquest projecte s’ha dut a terme la posta en marxa d’un reactor discontinu seqüencial (SBR) per a l’acumulació de biopolímers amb cultius bacterians mixtes. Diferents investigadors han estudiat que aquests tipus de cultius bacterians arriben a nivells de fins el 53-97% [Pijuan et al., 2009] de contingut de biopolímers a la biomassa, sometent als microorganismes a diferents situacions d’estrés ja sigui per dèficit de nutrients o per variacions en les fases de feast-famine (festí-fam). Durant el projecte, s’ha realitzat el monitoratge del reactor alimentat amb una aigua sintètica, elaborada en el laboratori, amb les característiques d’un aigua residual provinent de la industria làctica. S’ha sotmès als microorganismes a diferents condicions operacionals, una d’elles amb limitació de fòsfor com a nutrient i una tercera condició amb una variació a les fases feast-famine. D’altra banda, com a segon objectiu, s’ha analitzat el contingut de biopolímers a la biomassa de dos SBRs més, del grup de recerca Bio-GLS del Departament d’Enginyeria Química de la UAB, alimentats amb diferents fonts de carboni, glicerol i àcids grassos de cadena llarga (AGCLL), per observar les influències que té el tipus de substrat en l’acumulació de biopolímers. Els resultats obtinguts en la primera part d’aquest projecte han estat similars als resultats d’altres investigadors [Pijuan et al., 2009; Guerrero et al., 2012]. S’ha determinat que sotmetre als microorganismes a situacions d’estrés té un efecte directe pel que fa a l’acumulació de biopolímers. També s’ha observat com al mateix temps que acumulaven aquests compostos, els microorganismes desenvolupaven la seva tasca de depurar l’aigua residual, obtenint al final del cicle una aigua amb un baix contingut en matèria orgànica i altres contaminants com amoni i fòsfor, en aquest cas. En la segona part del projecte, s’ha observat com el tipus de substrat té un efecte directe pel que fa a l’acumulació de biopolímers i també a l’activitat metabòlica dels microorganismes. Per tant, s’ha conclòs que la producció de biopolímers mitjançant la depuració d’aigües residuals es una via d’investigació molt prometedora pel que fa als resultats obtinguts. Alhora que es tracta un residu, s’obté una producte residual amb un alt valor afegit que pot ser utilitzat per la producció de bioplàstics 100% biodegradables.

Seasonal dynamics and net production of disolved organic carbon in an oligotrophic coastal environment

To understand dissolved organic carbon (DOC) seasonal dynamics in a coastal oligotrophic site in the north-western Mediterranean Sea, we monitored DOC concentrations monthly over 3 yr, together with the meteorological data and the food-web-related biological processes involved in DOC dynamics. Additional DOC samples were taken in several inshore−offshore transects along the Catalan coast. We found DOC concentrations of ~60 µmol C l−1 in winter, with increasing values through the summer and autumn and reaching 100 to 120 µmol C l−1 in November. There was high inter-annual variability in this summer DOC accumulation, with values of 36, 69 and 13 µmol C l−1 for 2006, 2007 and 2008, respectively. The analysis of the microbial food-web processes involved in the DOC balance did not reveal the causes of this accumulation, since the only occasion on which we observed net DOC production (0.3 ± 1 µmol C l−1 d−1 on average) was in 2007, and the negative DOC balance of 2006 and 2008 did not prevent DOC accumulating. The DOC accumulation episodes coincided with low rates of water renewal (average 0.037 ± 0.021 d−1 from May to October) compared with those of winter to early spring (average 0.11 ± 0.048 d−1 from November to April). Indeed, the amount of DOC accumulated each year was inversely correlated with the average summer rainfall. We hypothesize that decreased DOC turn-over due to photochemical or biological processes mostly active during the summer and low water renewal rate combine to determine seasonal DOC accumulation and influence its inter-annual variability.