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.

Enfermedades de origen viral u ocasionadas por mollicutes en los nuevos escenarios del cultivo en la provincia de Córdoba.

Argentina es el tercer exportador mundial de maíz luego de Estados Unidos y Brasil. La estimación de la campaña 2009/10 indica que la producción mundial de maíz alcanzaría los 832,37 millones de toneladas, cerca de 23 millones de toneladas más que lo cosechado durante la campaña anterior y 21 millones de toneladas mas que lo cosechado en la campaña récord de 2007/08 (USDA, 2010). La cosecha de maíz 2009/10 en Argentina sería récord, llegando a los 22,5 millones de toneladas lo que significaría un incremento de 53% respecto de la campaña anterior, igualando el récord de la campaña 2006/07. El aumento de la potencialidad de rendimiento se concibe desde un cultivo sin incidencia de enfermedades. La predicción de la ocurrencia y del riesgo de daño asociado a las enfermedades de los cultivos a gran escala, la determinación del riesgo de distribución de pestes exóticas o emergentes en la agricultura sustentable, la evaluación de riesgo/beneficio del control biológico y la evaluación de enfermedades asociadas con el calentamiento global o el cambio de prácticas culturales son tópicos importantes en la ciencia agropecuaria moderna. Las enfermedades del maíz, en especial las producidas por virus y mollicutes se han incrementado en los últimos años debido, entre otras causas, al cultivo continuo desde el norte del país y países vecinos desde donde migran los vectores, a los cultivares de alto rendimiento que en muchos casos son susceptibles a estos patógenos y en gran medida a los cambios climáticos globales que generan que virosis de zonas tropicales y subtropicales se extiendan a zonas templadas. El principal enfoque para el control es el conocimiento del ciclo epidemiológico de la enfermedad ubicado para cada ambiente. En este marco es que desde el Departamento de Graduados de la Fac. de Cs. Agropecuarias, junto con la Secretaría de Extensión surgió la necesidad de la transferencia de los resultados de la investigación. Los conocimientos adquiridos en investigación hasta el presente, en toda la extensión de la Provincia de Córdoba, servirán a profesionales asesores, empresas semilleras y de insumos agropecuarios, productores y estudiantes próximos a graduarse a conocer estas enfermedades, sus vectores, las condiciones predisponentes y tener acceso a información actualizada para lograr su manejo con medidas preventivas desde el momento de la compra de los insumos agropecuarios, el sistema de labranza y de las fechas de siembra. Entrenar al productor para que adquiera esta habilidad le permitirá escapar a pérdidas de hasta 60% del lote, como son las producidas en la Provincia por algunas virosis como el Mal de Río Cuarto (March et al., 1993, Gaceta agronómica 76: 384), o pérdidas no perceptibles pero reales, de 14% en plantas con esta enfermedad respecto a plantas sanas (Ornaghi et a., 1995, IX J. Fitosanitarias Argentinas: 84). Otras virosis, como el mosaico común, no producen grandes epidemias sino son incidiosas, están presentes todos los años con pérdidas de producción a niveles tan significativos como 5,5 qq/ha e incidencias de hasta 44% en la Provincia (Lenardón y Giolitti, 1999, Proyecto de Investig. en Fitovirología INTA-JICA) y requiere certificación sanitaria para la exportación del grano pues se transmite por semilla. Por su parte, mollicutes emergentes como el Corn stunt spiroplasma, se han detectado en Córdoba con incidencias de 61% en lotes de Justiniano Posse y de 80% en Sarmiento, habiéndose detectado en la campaña 2009/10 en 4 localidades de la Provincia. Virosis re-emergentes como el MCMV, que produce necrosis letal del maíz en sinergismo con otras virosis, han hecho su reaparición con niveles de hasta 18% de infección. Reconocer sus síntomas y conocer las formas de dispersión y transmisión permitirá al profesional y al productor la evaluación del problema y tomar medidas de prevención y manejo de estas enfermedades para lograr los rendimientos esperados.

Molecular biological analysis of dynamic interactions between influenza viruses and host cells : host cell proteomes and viral replication dynamics

Magdeburg, Univ., Fak. für Verfahrens- und Systemtechnik, Diss., 2011

Thermal process simulation of reactive particles on moving grates

Moving grate, LEPOL, Particle, Limestone, Decomposition, Clinker, Fluidisation

out-flowing behavior of particles at the discharge end of rotary kilns

Magdeburg, Univ., Fak. für Verfahrens- und Systemtechnik, Diss., 2009

Quantitative method of viral pollution determination for large volume of water using ferric hydroxide gel impregnated on the surface of glassfibre cartridge

Quantitative method of viral pollution determination for large volume of water using ferric hydroxide gel impregnated on the surface of glassfibre cartridge filter. The use of ferric hydroxide gel, impregnated on the surface of glassfibre cartridge filter enable us to recover 62.5% of virus (Poliomylitis type I, Lsc strain) exsogeneously added to 400 liters of tap-water. The virus concentrator system consists of four cartridge filters, in which the three first one are clarifiers, where the contaminants are removed physically, without significant virus loss at this stage. The last cartridge filter is impregnated with ferric hydroxide gel, where the virus is adsorbed. After the required volume of water has been processed, the last filter is removed from the system and the viruses are recovered from the gel, using 1 liter of glycine/NaOH buffer, at pH 11. Immediately the eluate is clarified through series of cellulose acetate membranes mounted in a 142mm Millipore filter. For the second step of virus concentration, HC1 1N is added slowly to the eluate to achieve pH 3.5-4. MgC1, is added to give a final concentration of 0.05M and the viruses are readsorbed on a 0.45 , porosity (HA) cellulose acetate membrane, mounted in a 90 mm Millipore filter. The viruses are recovered using the same eluent plus 10% of fetal calf serum, to a final volume of 3 ml. In this way, it was possible to concentrate virus from 400 liters of tap-water, into 1 liter in the first stage of virus concentration and just to 3 ml of final volume in a second step. The efficiency, simplicity and low operational cost, provded by the method, make it feasible to study viral pollution of recreational and tap-water sources.

An atypical rotavirus detected in a child with gastroenteritis in Rio de Janeiro, Brazil

Particles morphologically identical to rotaviruses were found in the faeces of a nine week-old child with gastroenteritis. Analysis of the viral RNA genome by polyacrylamine gel electrophoresis revealed 10 bands (probably 11 segments) some of wich differed in migration rate from those of the great majority of rotaviruses infecting man and other animal hosts. The virus was not detected by a highly sensitive enzyme immunoassay (ELISA) and therefore probably lacked the crossreactive antigen(s) shared by the majority rotaviruses. This was the only strain with such behaviour among 230 rotaviruses of human origin examined in this laboratory since 1979. The implications of the existence of non-crossreactive rotaviruses are discussed.

Detection of viral infection by immunofluorescence in formalin-fixed tissues, pretreated with trypsin

The presence of viral antigen in sections from formalin-fixed and paraffin-embedded human tissues was demonstrated by trypsin digestion followed by direct or indirect immunofluorescence. The specimens may be used for retrospective diagnosis. The immunofluorescence technique has to be adapted to the suspected virus infection on the basis of previous histopathology study. Variations of trypsin concentration time and temperature of incubation, expose different viral antigens and have to be previously tested for each unknown system. For measles virus detection in lung a stronger digestion has to be applied as compared to adenovirus or respiratory disease viruses in the same tisue. Flavivirus in liver tissue needs a weaker digestion. The reproducibility of the method makes it useful as a routine technique in diagnosis of virus infection.

Oxidative potential for fine/ultrafine particles in occupational situations

Introduction : The redox properties of fine/ultrafine particles as well as nanoparticles (NP) are suggested to be important to explain their biological activity and could constitute a novel and promising metric for hazard evaluation. The acellular in vitro dithiothreitol (DTT) assay allows measuring this property. Objectives : (1) to evaluate sampling requirements for fine/ultrafine particle allowing measurement of their oxidative potential (2) to apply the methodology to occupational situations where particle from combustion sources are generated. Material and method : Sampling parameters (type of filters and loaded amount) and storage duration affecting the DTT measurements were evaluated. Based on these results, a methodological approach was defined and applied in two occupational situations where diesel and other combustion particles are present (toll station in a tunnel and mechanical yard for bus reparation). Results : Teflon filters loaded with diesel particles were found more suitable for the DTT assay, due to their better chemical inertness compared to quartz filters: after storage durations larger than 150 hours, an increased reactivity toward DTT was observed only with quartz filters. Reactivity was linearly correlated to the loaded mass until about 1000 μg/filter. Different redox reactivities were determined in both working places, with the mechanical yard presenting a higher DTT consumption rate. Discussion and conclusions : These results demonstrate the feasibility of this method to determine the oxidative potential of fine/ultrafine particles in occupational situations. We propose to include this approach for hazard assessment of work places with exposure to manufactured and other NP.

Genomic determinants of the efficiency of internal ribosomal entry sites of viral and cellular origin

Summary : Internal ribosome entry sites (IRES) are used by viruses as a strategy to bypass inhibition of cap-dependent translation that commonly results from viral infection. IRES are also used in eukaryotic cells to control mRNA translation under conditions of cellular stress (apoptosis, heat shock) or during the G2 phase of the cell cycle when general protein synthesis is inhibited. Variation in cellular expression levels has been shown to be inherited. Expression is controlled, among others, by transcriptional factors and by the efficiency of cap-mediated translation and ribosome activity. We aimed at identifying genomic determinants of variability in IRES-mediated translation of two representative IRES [Encephalomyocarditis virus (EMCV) and X-linked Inhibitor-of-Apoptosis (XIAP) IRES]. We used bicistronic lentiviral constructions expressing two fluorescent reporter transgenes. Lentiviruses were used to transduce seven different laboratory cell lines and B lymphoblastoid cell lines from the Centre d'Etude du Polymorphisme Humain (CEPH; 15 pedigrees; n=209); representing an in vitro approach to family structure allowing genome scan analyses. The relative expression of the two markers was assessed by FACS. IRES efficiency varies according to cellular background, but also varies, for a same cell type, among individuals. The control of IRES activity presents an inherited component (h2) of 0.47 and 0.36 for EMCV and XIAP IRES, respectively. A genome scan identified a suggestive Quantitative Trait Loci (LOD 2.35) involved in the control of XIAP IRES activity. Résumé : Les sites internes d'entrée des ribosomes (IRES = internal ribosome entry sites) sont utilisés par les virus comme une stratégie afin d'outrepasser l'inhibition de traduction qui résulte communément d'une infection virale. Les IRES sont également utilisés par les cellules eucaryotes pour contrôler la traduction de l'ARN messager dans des conditions de stress cellulaire (apoptose, choc thermique) ou durant la phase G2 du cycle cellulaire, situations durant lesquelles la synthèse générale des protéines est inhibée. La variation des niveaux d'expression cellulaire de transcription est un caractère héréditaire. L'expression des gènes est contrôlée entre autre par les facteurs de transcription et par l'efficacité de la traduction initiée par la coiffe ainsi que par l'activité des ribosomes. Durant cette étude nous avons eu pour but d'identifier les déterminants génomiques responsables de la variabilité de la traduction contrôlée par l'IRES. Ceci a été effectué en étudiant deux IRES représentatifs : l'IRES du virus de l'encéphalomyocardite (EMCV) et l'IRES de l'inhibiteur de l'apoptose XIAP (X-linked Inhibitor-of-Apoptosis). Nous avons utilisés des lentivirus délivrant un transgène bicistronique codant pour deux gènes rapporteurs fluorescents. Ces lentivirus ont été utilisés pour transduire sept différentes lignées cellulaires de laboratoire et des lignées cellulaires lymphoblastoïdes B du Centre d'Etude du Polymorphisme Humain (CEPH; 15 pedigrees; n=209) qui représentent une approche in vitro de la structure familiale et qui permettent des analyses par balayage du génome. L'expression relative des deux marqueurs fluorescents a été analysée par FACS. Nos résultats montrent que l'efficacité des IRES varie en fonction du type de cellules. Il varie aussi, pour le même type de cellules, selon les individus. Le contrôle de l'activité de l'IRES est un caractère héritable (héritabilité h2) de 0.47 et 0.36 pour les IRES de EMCV et XIAP respectivement. Le balayage du génome a permis l'identification d'un locus à effets quantitatifs [QTL Quantitative Trait Loci (LOD 2.35)] impliqué dans le contôle de l'activité de l'IRES de XIAP.

Viral FLICE-inhibitory proteins (FLIPs) prevent apoptosis induced by death receptors.

Viruses have evolved many distinct strategies to avoid the host's apoptotic response. Here we describe a new family of viral inhibitors (v-FLIPs) which interfere with apoptosis signalled through death receptors and which are present in several gamma-herpesviruses (including Kaposi's-sarcoma-associated human herpesvirus-8), as well as in the tumorigenic human molluscipoxvirus. v-FLIPs contain two death-effector domains which interact with the adaptor protein FADD, and this inhibits the recruitment and activation of the protease FLICE by the CD95 death receptor. Cells expressing v-FLIPs are protected against apoptosis induced by CD95 or by the related death receptors TRAMP and TRAIL-R. The herpesvirus saimiri FLIP is detected late during the lytic viral replication cycle, at a time when host cells are partially protected from CD95-ligand-mediated apoptosis. Protection of virus-infected cells against death-receptor-induced apoptosis may lead to higher virus production and contribute to the persistence and oncogenicity of several FLIP-encoding viruses.