Estudio de efectos moleculares en polímeros, copolímeros y oligómeros

El tema de investigación en desarrollo se enmarca en la Física del Estado Sólido, estudiando las propiedades estáticas y dinámicas en sólidos moleculares empleando las técnicas de Resonancia Magnética Nuclear (RMN), la Resonancia Cuadrupolar Nuclear (RMN) y del Calor Específico. El plan de trabajo contempla la formulación de los formalismos teóricos, pertinentes al tema de investigación, a los efectos de dar una explicación de los fenómenos físicos observados. La familia de polímeros estudiados la constituyen los polioligómeros; éstos están formados por cadenas de polímeros entrecruzadas por otros polímeros. Estos compuestos presentan una estructura "tipo caucho". Entre los fenómenos físicos de interés se encuentran los de tipo estático y los dinámicos. De los fenómenos estáticos nos interesa, en particular, dar una respuesta sobre los distintos polimorfismos y los distintos mecanismos de estructuración de agua. Del conjunto de fenómenos dinámicos nos interesan los movimientos de grupos moleculares, la propagación de movimientos reptantes de baja frecuencia, los puente hidrógeno, las transiciones de fase, etcétera. Los compuestos bajo estudio son los polioligómeros de sacarosa entrecruzada con 1-4bunedioldiglycidilether y puede estructurar agua como hidrogel hasta 30 veces su volumen. La primera etapa de este proyecto consistió en la caracterización del compuesto mediante RMN de 13C. Esto permite la identificación de los distintos grupos moleculares que lo componen y por lo tanto, determinar una relación cuantitativa de polímero y entrecruzante. A los efectos de estudiar los mecanismos de estructuración de agua, se realizará una hidratación progresiva del compuesto con agua pesada (2H2O) midiendo la RMN de deuterio (2H). Esto permite separar la señal proveniente de las moléculas de agua de los hidrógenos (1H) de las cadenas de polímeros. Los parámetros de la RMN a medir son forma de línea de resonancia del 2H, tiempo de relajación espín-espín (T2) y distintos experimentos con desacople 1H-2H, todos en función de la temperatura. Los efectos dinámicos se estudiarán principalmente mediante el comportamiento en función de la temperatura, de los tiempos de relajación. A saber, tiempo de relajación espín-red (T1) y tiempo de relajación en el sistema rotante (T1r). De estos estudios se podrá determinar el tipo de estructuración y grado de movilidad. También se prevé construir un nuevo cabezal de RMN para medir difución del agua.

Aplicación de la Resonancia Magnética Nuclear al estudio de sólidos moleculares

La Resonancia Magnética Nuclear (RMN) y la Resonancia Cuadrupolar Nuclear (RCN) son técnicas sumamente útiles para el estudio microscópico de diversas propiedades estructurales y dinámicas en sólidos. Nuestro grupo de investigación posee una amplia experiencia en la aplicación de ambas técnicas para la caracterización de cristales moleculares. Sin embargo, la limitada infraestructura existente en el área de la RMN ha hecho que esta importante técnica no fuera utilizada en toda su potencialidad. Objetivos generales y específicos El Objetivo de este plan de trabajo es optimizar la infraestructura experimental con el propósito de utilizar esta técnica en los diversos proyectos de la Física del Sólido que se desarrolla en nuestro grupo de trabajo. En particular, se aplicará el estudio de compuestos pertenecientes a la familia de los bifenilos clorados analizando cómo afectan las interacciones intermoleculares a la conformación de la molécula llegando a originar, en algunos casos, la aparición de transiciones de fase a estructuras desordenadas o parcialmente desordenadas evidenciadas en cambios estructurales y dinámicos de la molécula. También se planifica estudiar cómo perturbaciones a las interacciones intermoleculares modifican las características de las transiciones a estas estructuras parcialmente desordenadas. Se espera desarrollar una infraestructura experimental que permita el desarrollo de nuevas líneas de investigación, muchas de las cuales se realizan de manera precaria con el instrumental existente. (...) El objetivo de este proyecto es desarrollar la infraestructura experimental del grupo de investigación de manera tal de aplicar la técnica de RMN al estudio de las propiedades estructurales y dinámicas de los sólidos moleculares que presentan un cierto grado de desorden estructural. Es por ello que se planean como objetivos específicos: a) Puesta en funcionamiento del espectrómetro de RMN donado por la Facultad de Farmacia y Bioquímica de la Universidad de Buenos Aires. (...) b) Aplicación de la técnica de RMN para el estudio de cristales moleculares pertenecientes a la familia de los bifenilos clorados.

Resonancia Magnética Nuclear en aleaciones moleculares y sistemas heterogéneos

La Resonancia Cuadrupolar Nuclear ha tratado desde siempre de resolver uno de los problemas de la Física del Sólido que es el estudio de cristales impuros, en particular, la naturaleza y concentración de moléculas de impurezas en cristales moleculares. Estos estudios han presentado problemas relacionados con los diagramas de estado de las soluciones sólidas y las condiciones asociadas al enfriamiento ya que se encontraban una variedad de soluciones con concentraciones diferentes a las del "melt". Las aleaciones de compuestos moleculares A(x)B(1-x) son materiales cuya originalidad y riqueza están en que variando la composición, la temperatura de fusión puede ser ajustada a condiciones óptimas de trabajo. Estas propiedades los convierte en tecnológicamente atractivos, particularmente como almacenadores de energía y protectores térmicos. Para comprender el proceso de formación de una aleación molecular es de fundamental importancia el conocimiento de las estructuras, las diferentes fases termodinámicas y la estabilidad de las mismas. (...) Los objetivos más inmediatos del estudio de las aleaciones por RCN son: a) Determinar la naturaleza física de las interacciones que se manifiestan en los espectros de RCN. b) Determinar las leyes estadísticas que describen la distribución de moléculas de "impurezas sustitucionales" en el cristal de la aleación. c) Determinar la influencia de factores de simetría en el espectro de RCN de las aleaciones. Por otra parte, dado lo laborioso y complejo de la determinación de los diagramas de fase y estabilidad de las mismas, se utilizan los métodos de la Mecánica Estadística para calcular los diagramas de fase de las aleaciones moleculares. Las simulaciones Montecarlo de hamiltonianos tipo Ising utilizadas para modelar estas aleaciones binarias permitirán además comprobar la validez de los potenciales transferibles átomo-átomo en los bencenos sustituidos al utilizarlos éstos para calcular las constantes de acoplamiento Jij.

Incommensuración conformacional en cristales moleculares

Existen sólidos orgánicos en los cuales las interacciones intermoleculares tienen un efecto determinante sobre la conformación de equilibrio y la dinámica molecular. Tal es el caso de los compuestos de la familia de los bifenilos, que presentan en general valores bajos para la energía de torsión fenil-fenil, en algunos casos comparables a los de las interacciones intermoleculares. Esta competencia de interacciones inter. e intramoleculares, al variar con la temperatura, ocasiona transiciones de fase que pueden involucrar la pérdida de la periodicidad del cristal, como ocurre con el bifenilo y el bis(4-clorofenil)sulfone ((ClC6H4)2SO2), abreviado como BCPS). En estos compuestos se producen transiciones a fases inconmensuradas (IC), en las cuales los ángulos interfenilos están modulados espacialmente con una periodicidad irracional respecto de la red cristalina subyacente. Por otra parte, estos mismos factores estéricos y dinámicos internos juegan un rol crucial en el nivel de actividad biológica de una sustancia, a nivel molecular. En los bifenilos clorados se ha demostrado, que la conformación interna de la molécula y la libertad reorientacional de ciertos grupos moleculares (como por ejemplo anillos bencénicos, C-Cl3, etc.) son determinantes en la interacción con las membranas celulares durante el proceso de absorción. La toxicidad de los pesticidas derivados del DDT esta basada en este hecho. Así, el problema de cómo se modifica la conformación interna de la molécula y su dinámica debido a interacciones con su entorno (vecinos próximos en el sólido, membrana celular, etc.) guarda interés tanto desde el punto de vista de la física del sólido (estudio de fases aperiódicas, dinámica molecular) como de la física aplicada (grado de bioactividad). El objetivo general del proyecto es realizar la caracterización, el análisis y la descripción de los mecanismos que originan, en compuestos bifenilos colorados, transiciones a fases conformacionalmente inconmensuradas. Como objetivo específico, se plantea un estudio de compuestos estructuralmente semejantes al BCPS y soluciones sólidas de estos compuestos de BCPS. Se efectuarán de esta forma, perturbaciones del balance entre las interacciones intra e intermoleculares, observándose el efecto sobre los diagramas de fases, con referencia al correspondiente al BCPS.

Fluctuaciones de orden local en sistemas moleculares

Existe actualmente un interés muy difundido por los fluidos anisotrópicos (cristales líquidos, polímeros) debido a la gran cantidad de aplicaciones que se pueden realizar con ellos (por ejemplo en la fabricación de displays, en medicina, biología, etc.). Su estudio también planea interesantes problemas desde un punto de vista de la física fundamental. Sin embargo, a pesar de esto es muy poco lo que se conoce acerca de la dinámica molecular, y el problema está abierto. Las técnicas más apropiadas en este campo son el estudio de las propiedades dieléctricas y la RMN (relajación spin-red). En esta última, hay una gran actividad en el campo experimental con el desarrollo de numerosas técnicas nuevas. Sin embargo, desde el punto de vista de la teoría de la relajación se continúa utilizando aproximaciones semiclásicas. Entonces, es necesario revisar las hipótesis fundamentales de la teoría de la RMN con el fin de extender su campo de aplicación a problemas complejos como los que plantean los fluidos anistrópicos. El propósito general de esta línea de trabajo es el de extender la teoría semiclásica de relajación nuclear en RMN para incluir la naturaleza cuántica del fenómeno. Al cabo de esta investigación se espera poder describir la relajación del orden dipolar en mesofaces ordenadas como los cristales líquidos, ferrofluídos, etc. (...) Al cabo de este período se espera avanzar en las siguientes tareas: 1. Contar con una ecuación maestra para la matriz densidad de spin lo suficientemente general para incluir los efectos mencionados, pero que a la vez permita la comparación con los resultados experimentales. Dejando de lado las suposiciones clásicas de alta temperatura y orden débil, y en el marco de la suposición de temperatura de spin, se estudiará una expansión de la ecuación maestra en inversas de las temperaturas de la red y de spin. Conservando términos de orden mayor que lineal (aproximación clásica) e introduciendo las interacciones spin-spin durante el tiempo de correlación de la red (memoria microscópica) se analizará la dependencia con la frecuencia de Larmor de T1D y T1Z. Las interacciones spin-spin se introducirán mediante un método perturbativo de operadores. 2. Comprender la razón física de la diferencia de comportamiento con la frecuencia de Larmor de los parámetros T1D y T1Z. 3. Generalizar el análisis para aplicarlo al tiempo de relajación spin-red en el sistema rotante T1r.

Rol de motores moleculares y tráfico vesicular en el establecimiento de la polaridad neuronal. Molecular motors and vesicle trafficking role in neuronal polarity establishment.

En los últimos años se ha establecido que un gran número de enfermedades neurodegenerativas están asociadas a defectos en el transporte vesicular, particularmente aquel mediado por motores moleculares y proteínas quinasas, estando directamente relacionado al establecimiento y mantenimiento de la polaridad neuronal.El estudio de los mecanismos moleculares que regulan la formación y diferenciación de dendritas, especialmente a nivel del tráfico de organelas túbulo-vesiculares, nos permitirá entender el papel de los motores moleculares retrógrados y de las proteínas quinasas en el establecimiento de la polaridad neuronal, evento crucial para el mantenimiento y función del sistema nervioso.Para ello contamos con las herramientas necesarias para el estudio del transporte de proteínas a nivel molecular y celular, como cDNAs para expresar varias proteínas de estudio, siRNAs para bloquear la expresión de proteínas específicas, dominantes negativos y constitutivamente activos de algunos de los componentes a analizar, así como anticuerpos que nos permitan monitorear su localización celular, para lo cual contamos con equipos de microscopía de última generación.Es de esperar que se obtengan resultados que confirmen el papel específico de motores retrógrados, como dineína, y quinasas de las familias C y D, en el transporte de proteínas de membrana al compartimiento somato-dendrítico, demostrando su importancia en el establecimiento de la polaridad neuronal. Entender el desarrollo y el mantenimiento de esta polaridad axón-dendrita es de vital importancia, tanto para incrementar el conocimiento del funcionamiento y la biología del sistema nervioso, como para comprender aquellos mecanismos que se desarrollan en ciertas enfermedades neurodegenerativas y neuropsiquiátricas.

Aspectos moleculares del desarrollo de biofilms, la colonización de la planta y la emisión de compuestos orgánicos volátiles en bacterias rizosféricas. Molecular aspects of biofilm development, plant colonization and microbial volatile organic emission in rhizospheric bacteria.

Las bacterias que habitan la rizosfera y que poseen la capacidad de provocar un efecto positivo sobre las plantas son denominadas en su conjunto como Rizobacterias Promotoras del Crecimiento Vegetal (PGPR). Estas bacterias han desarrollado diferentes estrategias para adaptarse a diversas condiciones ambientales. La capacidad para responder a variaciones en la disponibilidad nutricional permite la persistencia de la bacteria en el suelo y mejora sus posibilidades para colonizar la planta hospedadora. En la naturaleza, a menudo las bacterias se encuentran en estructuras de comunidades de microorganismos interconectados denominados biofilms, con un estilo de vida diferente al de la vida en forma planctónica. La formación del biofilm podría representar una estrategia de supervivencia de la rizobacteria a condiciones adversas del suelo. Por Microscopía Confocal de Barrido Láser (CLSM), hemos observado que Rhizobium leguminosarum desarrolla un biofilm característico sobre una superficie abiótica. Hemos identificado algunos de los factores genéticos que influyen en su formación. El presente proyecto propone avanzar en el conocimiento de los factores ambientales y genéticos que influyen sobre la capacidad de las rizobacterias para formar biofilms y su impacto en la interacción con las plantas. A través de enfoques genéticos (mutacionales y de expresión génica) y análisis por CLSM nos proponemos acercarnos a un modelo de los factores de superficie, extracelulares y regulatorios propios de la bacteria que influyen en las propiedades de adhesión y la formación de biofilms. Por último, se intentará correlacionar la emisión de compuestos orgánicos volátiles por las bacterias rizosféricas con ciertos aspectos de la promoción del crecimiento de las plantas.

Mecanismos Celulares y Moleculares que regulan la Secreción, Proliferación y Muerte de Células Lactotropas. Cellular and molecular mechanisms that regulate secretion, proliferation and death of lactotroph cells.

El presente proyecto está dirigido a estudiar los mecanismos celulares y moleculares involucrados en la regulación de la población de lactotropas, como resultado del balance entre los procesos de proliferación y muerte celular correlacionados con la secreción de prolactina. Dentro de las vías de transducción de señales involucradas se determinará la activación de las diferentes isoformas de PKC utilizando inhibidores específicos y la participación de la vía MAPK-ERK1/2 en cultivos primarios adenohipofisarios y en la línea tumoral GH3B6. Además, se completará la caracterización morfológica y bioquímica de los diferentes procesos de muerte celular inducidos por bromocriptina en modelos de regresión de prolactinomas. Se incorporan al presente proyecto nuevas líneas de investigación dirigidas a estudiar la participación de receptores estrogénicos nucleares y de membrana sobre la actividad secretoria y proliferativa de células lactotropas. Se fija como objetivo la identificación de los mismos y su translocación intracelular en respuesta a estímulos específicos. Estas investigaciones se realizarán en cultivo primario de adenohipófisis, a nivel de microscopía electrónica y confocal. La participación de las isoformas alfa y beta de receptores estrogénicos intracelulares y de membrana en los efectos del estradiol sobre la proliferación y secreción de PRL se determinará mediante el uso de agonistas y antagonistas específicos en cultivo primario de adenohipófisis y de la línea GH3B6. Un tema de actualidad es el estudio de vías de señalización involucradas en las acciones del estrógeno en interacción con neuropéptidos o factores de crecimiento, estableciendo la interacción entre los receptores de membrana, además de posibles "crosstalk" entre diferentes rutas de transducción de señales. Como aporte a este tópico se propone estudiar los efectos genómicos y no genómicos del estradiol en interacción con TRH o FGF-2, modulando la actividad secretoria y proliferativa de las células lactotropas. Los datos obtenidos podrán contribuir al conocimiento de nuevas estrategias utilizadas para disminuir el crecimiento de tumores, inhibiendo moléculas claves como receptores de estrógenos, factores de crecimiento y algunas involucradas en las vías de señalización.

Síntesis y propiedades fisicoquímicas de estructuras moleculares fotoactivas derivadas de macrociclos tetrapirrólicos y fullereno C60

En el presente plan se diseñaran y sintetizaran nuevas estructuras moleculares derivadas de macrociclos tetrapirrólicos y fullereno C60. Posteriormente, se evaluarán sus propiedades fisicoquímicas y fotodinámicas con el fin de utilizarlos como fotosensibilizadores en la inactivación fotodinámica (PDI) de microorganismos. La síntesis de porfirinas se realizará por la condensación de dipirrometanos, sustituidos en la posición meso, con una mezcla binaria de benzaldehídos catalizada por ácido. Los grupos sustituyentes serán seleccionados de acuerdo a las características del macrociclo pirrólico que se desee obtener. Otra familia de compuestos con propiedades interesantes como fotosensibilizadores son los derivados de fullereno C60, los cuales serán sintetizados mediante la cicloadición 1,3-dipolar entre la función aldehído del sustituyente elegido y el fullereno C60, en presencia de N-metilglicina.Una alternativa interesante de nuevos compuestos para ser evaluados como agentes fotodinámicos son las díadas constituidas por estructuras con diferentes características dadora y aceptora de electrones, tal como porfirina-C60. Estas macromoléculas, son capaces de formar estados de separación de carga fotoinducido, lo que permite no sólo inactivar microorganismos en presencia de oxígeno, sino también en condiciones anóxicas dependiendo del microentorno en el cual se encuentre. La actividad fotodinámica de los nuevos agentes fototerapéuticos será evaluada medios homogéneos y en sistemas microheterogéneos, tales como micelas y ciclodextrinas conteniendo sustratos biológicamente activos. Estos estudios permitirán seleccionar los posibles sensibilizadores para ser aplicados en la PDI. Por lo tanto, el proyecto propone la acción combinada de un fotosensibilizador efectivo, activado por la luz visible en el medio biológico, para producir especies reactivas de oxígeno, las cuales causan un efecto citotóxico que conduce a la muerte celular.

Estudio de los mecanismos moleculares involucrados en la inmunosupresión observada durante la infección con Trypanosoma cruzi: Rol de la vía PD-1/PD1-L y E3 ubiquitina ligasas. Molecular mechanismns involved in the immunosupression during Tryapanosoma cruzi infection. Role of PD1-PD1-L pathway and E3 ubiquitin ligases.

Trypanosoma cruzi es el agente causal de la enfermedad de Chagas, un problema de salud importante en América Latina, así como también en América Central, ya que causa infección crónica afectando a millones de personas [1]. Durante esta enfermedad se han descripto varias alteraciones de la respuesta inmune, entre ellas una severa inmunosupresión durante la etapa aguda de la infección, tanto en humanos como en ratones. Células T provenientes de ratones infectados activadas in vitro, muestran reducción en la respuesta proliferativa a mitógenos, característica de un estado de inmunosupresión [2-4]. La falla del sistema inmune durante estadios tempranos de la infección probablemente colabore con la diseminación y el establecimiento del parásito. Un gran número de estudios se han focalizado en la identificación de mecanismos moleculares responsables del fenómeno de inmunosupresión, entre los mecanismos citados se ha demostrado presencia de células supresoras [5-9], factores inmunosupresores presentes en el parásito [2, 3, 10-13], producción excesiva de óxido nítrico [14], disminuida producción de IL-2 y reducida expresión del receptor de IL2 en células de bazo de animales infectados [9, 15-17]. Muchos de estos mecanismos han sido exhaustivamente investigados, sin embargo no está del todo claro si existen mecanismos adicionales involucrados en la inmunosupresión de la célula T. Adicionalmente, en los últimos años nuevas moléculas que median la regulación negativa de la célula T, entre las cuales están PD-1/PD1-L [18], arginasa [19] y E3 ubiquitina ligasas [20-22], han sido reportadas durante inmunosupresión en diversas infecciones. Trypanosoma cruzi, the etiological agent of Chagas’ disease, is parasite causing chronic infections in human and other mammalian species. There is an important immunosupresion during the acute phase of the infection that contribute to the dissemination and installation of the parasite. Several studies have been focused on identifying the mechanisms involved in the immunosupresion; however it is not clear if there are additional mechanisms implicated. In addition, during the last years new molecules involved in the negative T cell regulation such as PD-1/PD1-L pathway and E3 ubiquitin ligases (E3-Ub-Lig) have been reported. It has been demonstrated, that E3-Ub-Lig control the amount and localization of intracellular signal mediators, limiting T cell activation. Moreover, these mechanisms mediate the immunosupresion observed during several infections leading to the persistence of the pathogen in the host. In this project the role of E3-Ub-Lig on the T cell immunosupresion and hipo-response mechanisms observed during T. cruzi infection will be studied. On the other hand, it has been reported that some pathogens release proteins with E3-Ub-Lig activity modifying the ubiquitination process to promote their survival and replication in the host. Recently, a protein with E3-Ub-Lig activity was identified in T. cruzi, however its target molecule has not been discovered yet. Therefore, one of the aims of this project consists on studying different potential target molecules for this novel E3-Ub-Lig. In addition, during the last years, important progress has been done about the biological rol of PD-1/PD1-L pathway on the regulation of the immune response in several infections. However, it is not well known how PD-1/PD1-L pathway transduces signals at intracelular level to block T cell response. Because of this, it is interesting to study if there is any relation between the PD-1/PD1-L pathway and E3-Ub-Lig on the mechanism of T cell immunosupression during T. cruzi infection.

Detección de vías moleculares en cáncer hereditario y consejo genético poblacional.

Como ocurre en numerosas enfermedades comunes, la historia familiar influye en la probabilidad de tener cáncer. El riesgo de cáncer de mama, de colon, o de cáncer de otro tipo, es aproximadamente el doble cuando se tiene un familiar de primer grado que ha tenido ese cáncer a una edad media y, además, ese riesgo puede ser mucho mayor en algunas familias. Se ha estimado que hasta un 5% de todos los cánceres son hereditarios y los miembros de las familias con formas hereditarias tendrán los riesgos más elevados para desarrollar cáncer y, con una elevada probabilidad, el cáncer aparecerá a una edad más temprana de la habitual. El conocimiento de los antecedentes familiares de cáncer puede ayudar a prevenir la enfermedad a facilitar un diagnóstico precoz. La interpretación del riesgo familiar requiere la recogida sistemática de la información familiar y su valoración en detalle en el seno del proceso de consejo genético, la mejor herramienta para evaluar una posible mayor susceptibilidad al cáncer en una determinada familia.

I Diretriz da Sociedade Brasileira de Cardiologia sobre processos e competências para a formação em cardiologia no Brasil: resumo executivo

Este artigo resume a "I Diretriz da Sociedade Brasileira de Cardiologia sobre Processos e Competências para a Formação em Cardiologia no Brasil", que pode ser encontrada na íntegra no seguinte endereço:

Dois processos para a determinação do valor X de Waugh & Fitts (1966), modificado

São apresentados dois processos para a determinação das quantidades de P a serem adicionadas a amostras de 10 g de terra de modo que, após um período de incubação de 4 dias, 30 ppm de P permaneçam solúveis em 100 ml de solução 0,05 N em HCl e 0,025N em H2SO4. Os processos são os seguintes: a. Baseado na correlação entre as quantidades de P adicionadas as amostras e as extraídas pelo estrator citado; b. Baseado na semelhança dos triângulos obtidos a partir das coordenadas retangulares dos pontos representativos de 30 ppm de P extraído e adicionado e dos pontos imediatamente inferiores e superiores a esse valor. Concluiu-se que os dois processos fornecem resultados equivalentes, sendo indiferente o uso de um ou de outro.