Development of multifunctional coatings deposited on polymers based sensors for biomedical applications

Tese de Doutoramento (Programa Doutoral em Engenharia de Materiais)

Diseño y caracterización de plataformas de biorreconocimiento basadas en el uso de nanoestructuras, biomoléculas y polímeros. Aplicaciones para el desarrollo de (bio)sensores electroquímicos. Design and characterization of biorecognition platforms based on the use of nanostructures, biomolecules and polymers. Applications for the development of electrochemical (bio)sensors.

Los requerimientos de métodos analíticos que permitan realizar determinaciones más eficientes en diversas ramas de la Química, así como el gran desarrollo logrado por la Nanobiotecnología, impulsaron la investigación de nuevas alternativas de análisis. Hoy, el campo de los Biosensores concita gran atención en el primer mundo, sin embargo, en nuestro país es todavía un área de vacancia, como lo es también la de la Nanotecnología. El objetivo de este proyecto es diseñar y caracterizar nuevos electrodos especialmente basados en el uso de nanoestructuras y estudiar aspectos básicos de la inmovilización de enzimas, ADN, aptámeros, polisacáridos y otros polímeros sobre dichos electrodos a fin de crear nuevas plataformas de biorreconocimiento para la construcción de (bio)sensores electroquímicos dirigidos a la cuantificación de analitos de interés clínico, farmaco-toxicológico y ambiental.Se estudiarán las propiedades de electrodos de C vítreo, Au, "screen printed" y compósitos de C modificados con nanotubos de C (CNT) y/o nanopartículas (NP) de oro y/o nanoalambres empleando diversas estrategias. Se investigarán nuevas alternativas de inmovilización de las biomoléculas antes mencionadas sobre dichos electrodos, se caracterizarán las plataformas resultantes y se evaluarán sus posibles aplicaciones analíticas al desarrollo de biosensores con enzimas y ADNs como elementos de biorreconocimiento. Se funcionalizarán CNT con polímeros comerciales y sintetizados en nuestro laboratorio modificados con moléculas bioactivas. Se diseñarán y caracterizarán nuevas arquitecturas supramoleculares basadas en el autoensamblado de policationes, enzimas y ADNs sobre Au. Se evaluarán las propiedades catalíticas de NP de magnetita y de perovskitas de Mn y su aplicación al desarrollo de biosensores enzimáticos. Se diseñarán biosensores que permitan la detección altamente sensible y selectiva de secuencias específicas de ADNs de interés clínico. Se estudiará la interacción de genotóxicos con ADN (en solución e inmovilizado) y se desarrollarán biosensores que permitan su cuantificación. Se construirán biosensores enzimáticos para la cuantificación de bioanalitos, especialmente glucosa, fenoles y catecoles, y sensores electroquímicos para la determinación de neurotransmisores, ácido úrico y ácido ascórbico. Se diseñarán nuevos aptasensores electroquímicos para la cuantificación de biomarcadores, comenzando por lisozima y trombina y continuando con otros de interés regional/nacional.Se emplearán las siguientes técnicas: voltamperometrías cíclica (CV), de pulso diferencial (DPV) y de onda cuadrada (SWV); "stripping" potenciométrico a corriente constante (PSA); elipsometría; microbalanza de cristal de cuarzo con cálculo de pérdida de energía por disipación (QCM-D); resonancia de plasmón superficial con detección dual (E-SPR); espectroscopía de impedancia electroquímica (EIE); microscopías de barrido electroquímico (SECM), de barrido electrónico (SEM), de transmisión (TEM) y de fuerzas atómicas (AFM); espectrofotometría UV-visible; espectroscopías IR, Raman, de masas, RMN.Se espera que la inclusión de los CNT y/o de las NP metálicas y/o de los nanoalambres en los diferentes electrodos permita una mejor transferencia de carga de diversos analitos y por ende una detección más sensible y selectiva de bioanalitos empleando enzimas, ADN y aptámeros como elementos de biorreconocimiento. Se espera una mayor eficiencia en los aptasensores respecto de los inmunosensores, lo que permitirá la determinacion selectiva de diversos biomarcadores. La modificación de electrodos con nanoestructuras posibilitará la detección altamente sensible y selectiva del evento de hibridación. La respuesta obtenida luego de la interacción de genotóxicos con ADN permitirá un mejor conocimiento de la asociación establecida, de la cinética y de las constantes termodinámicas. Los neurotransmisores podrán ser determinados a niveles nanomolares aún en muestras complejas.

Sensores basados en nanocavidades de sistemas supramoleculares. Sensors based on nanocavities of supramolecular systems.

Uno de los grandes desafíos analíticos es resolver la complejidad del análisis de cantidades trazas de compuestos orgánicos debido a la baja sensibilidad analítica de las técnicas usuales que permiten una determinación específica como IR o RMN. El uso de espectrofotometría UV-Visible y espectroluminiscencia, técnicas que presentan mayor sensibilidad, se ve dificultada en muchos casos por el efecto matriz producido en el tratamiento de muestras reales y complejas o pérdida de la selectividad debido a la superposición de bandas.La interacción por formación de complejos entre determinados sustratos y receptores macrocíclicos que presentan poros o cavidades nanométricas, puede afectar las propiedades espectroscópicas de los sustratos. La respuesta de técnicas sensibles puede traducirse así en un análisis selectivo debido al reconocimiento molecular que se establece entre un dado receptor y el sustrato de interés. Por otra parte puede mejorar la sensibilidad debido a efectos de micropolaridad del medio, a efectos de restricciones de grados de libertad, por compartamentalización o protección de los estados excitados de los sustratos incluidos. El uso analítico de receptores selectivos es un área actualmente en desarrollo, que permite una rápida determinación de especies químicas, disminuyendo el efecto de interferentes, mejorando la sensibilidad y disminuyendo el tratamiento de la muestra.Se estudiarán los mecanismos involucrados en las interacciones y los factores que los modifican por técnicas espectroscópicas como UV-visible, RMN y luminiscencia. Se determinarán los parámetros analíticos por luminiscencia en los medios y condiciones en que la sensibilidad analítica muestre el mayor incremento. Se realizarán las pruebas de validación en las mejores condiciones para cada uno y mezclas de analitos relacionados en muestras reales.

Leber's hereditary optic neuropathy (LHON) : involvement of mitochondrial permeability transition in the pathogenesis and protective actions of minocycline

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2008

Modulation of the activity of the mitochondrial BK-channel and the permeability transition pore by hypoxia and apoptotic factors

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2010

Numerical methods for multiphase mixture conservation laws with phase transition

Magdeburg, Univ., Fak. für Mathematik, Diss., 2010

Familiengründung- Chancen und Risiken der Transition anhand von zwei Fallbeispielen

[s.c.]

Composition and ecological patterns of snake assemblages in an Amazon-Cerrado Transition Zone in Brazil

ABSTRACT The present study encompasses the species composition and ecological characteristics of the snake community in a Cerrado-Amazon transition zone in Midwest of Brazil (state of Mato Grosso). The data were collected during six excursions to the "Tanguro" (study area) by visual encounter survey, pitfall traps with drift fences and non-systematic sampling. We collected 194 specimens, distributed in 34 species, 26 genera, and eight families. The most abundant species were Crotalus durissus Linnaeus, 1758 (n = 50), Philodryas olfersii (Lichtenstein, 1823) (n = 15), Philodryas nattereri Steindachner, 1870 (n = 13), Xenodon rabdocephalus (Wied, 1824) (n = 12), Lachesis muta (Linnaeus, 1766) (n = 10) and Erythrolamprus almadensis (Wagler, 1824) (n = 10). The composition of species found here represents a combination of Cerrado and Amazonian savanna fauna.

Transition modes and institutional outcomes in El Salvador and Guatemala

Institutions affect key dimensions of the political process –policy, stability, and conflict. The choice of institutions is thus consequential. I argue that transition modes affect the choice of institutions in predictable and systematic ways. The more balanced power is between the two main bargaining forces –regime elite and opposition– the likelier that the resulting institutions will be pluralistic. Contrarily, the more unbalanced power is in favour of regime elites vis a vis the opposition, the likelier that institutions will be majoritarian. The argument is tested for El Salvador and Guatemala.

Capitalism, unemployment and the transition to the contemporary pattern of growth

A new model of unemployment based on an idea of Marx is presented and used to interpret the development of the British economy from the beginning of capitalism to the present. It is shown that unemployment may be created purposely by capitalists in order to weaken the bargaining position of the workers. This mechanism leads to complex temporal pattern of unemployment and can explain why wages took almost a century and a half to react to the growing capital to labour ratio that characterised early British capitalism.

Thickening of phase change materials (PCM) to avoid segregation

Estudi elaborat a partir d’una estada a Çukurova University, Turquia, al juliol del 2006. L’emmagatzematge d’energia tèrmica ha atret interès en aplicacions tèrmiques com l’aigua calenta, la calefacció i l’aire condicionat. Aquests sistemes són útils per corregir la no coincidència entre la oferta i la demanda d’energia. Principalment hi ha dos tipus de sistemes d’emmagatzematge d’energia tèrmica, emmagatzematge amb calor sensible i amb calor latent. L’emmagatzematge amb calor latent és particularment atractiu degut a la seva habilitat de donar una densitat d’emmagatzematge d’energia més alt i la seva característica d’emmagatzemar calor a una temperatura constant corresponent a la temperatura de transició de fase de la substància emmagatzemadora de calor. Les salts hidratades orgàniques tenen certes avantatges com a materials d’emmagatzematge de calor latent sobre els materials orgànics. En canvi, quan les salts hidratades s’utilitzen com a materials de canvi de fase (PCM) apareixen alguns problemes en les aplicacions d’emmagatzematge de calor latent. Aquests són el subrefredament de les salts hidratades quan es congelen degut a les seves dèbils propietats de nucleació, i la separació de fase que hi apareix degut a una fusió incongruent. En aquest estudi, s’estabilitza sal de Glauber (Na2SO4.10H2O) amb diferents concentracions de poliacrilamida i gelatina per prevenir la fusió incongruent. Per prevenir el subrefredament s’utilitza un agent nucleant amb una estructura cristal•lina semblant a la de la sal de Glauber. La capacitat d’emmagatzematge de calor de les mostres de PCM estabilitzades amb diferents concentracions de gels polimèrics es determinen amb DCS i amb el mètode T-history.

Ten Propositions on Rural Poverty and Agrarian Transition in Central Eurasia

The relation between agricultural development and rural poverty reduction in six Central Eurasian countries, namely Azerbaijan (South Caucasus) and Kazakhstan, Kyrgyzstan, Tajikistan, Turkmenistan and Uzbekistan (Central Asia), is discussed by presenting and analyzing ten propositions. These propositions cover a broad range of issues that relate to rural poverty in this region, such as: the state of income and non-income poverty; the diverse processes of land reform and farm restructuring, and agricultural policy reform; and finally, the institutional and market framework that is needed for dynamic agricultural and rural development. The paper contends that rural poverty is not responding as robustly to rapid economic growth in these countries, and that agricultural growth, in particular in the newly emerging peasant farm sector, is necessary to promote rural poverty reduction.

Mediterranean diet changes during the nutritional transition in Spain

En este trabajo analizaremos en primer lugar la presencia i la importancia de los alimentos que caracterizan la dieta mediterránea en los sistemas alimentarios españoles del siglo XIX. Veremos como evoluciona esta presencia y el su peso a la dieta dentro del proceso de transición nutricional moderna española, contemplando dos períodos: desde finales del XIX hasta la década de 1930, y la segunda mitad del XX, períodos caracterizados por un aumento de la ingesta de alimentos, cereales y patatas primer, y de productos de origen animal después, y por la progresiva convergencia con las dietes de les sociedades desarrolladas, que diluirían o minimizarían progresivamente las características diferenciales mediterráneos. Situaremos los cambios que se producen a España en el contexto europeo, i finalmente, analizaremos en que medida, en la etapa inicial, la dieta seguida se ajustaba a les necesidades de la población y a la dieta actualmente recomendada, y si se produjeron cambios significativos en el curso de la transición alimentaria.

Challenge of transition in the socio-professional insertion of youngsters with neurodisabilities

Patients with neurodisabilities require early management, continuing into adulthood. Thus, transition services were implemented in hospitals. To have a better support when they enter into adult life, it is useful to know the problems that they could face. The aim of this study is to evaluate their activities and to assess their insertion problems in the professional world. It is based on medical records of patients, aged 16 to 25 years, followed in the transition clinic of young adults in the Neurorehabilitation services of a tertiary centre. From 387 patients of the paediatric consultation, there are 267 patients (69%), included 224 with neurodevelopmental diseases and 43 with neuromuscular diseases. Nearly half of them (46.8%) were in a protected environment, 37.08% studied and 3.4% worked. Paradoxically, only 29.2% reported work problems. These results highlight the need to increase the integration of young adults with neuromotor disorders in the labor market.