“PhenoWorld”: a new multidimensional strategy for studying behaviour in rodents

Tese de Doutoramento em Ciências da Saúde

Development of hybrid composite plate (HCP) for strengthening and repair of RC structures

Tese de Doutoramento em Engenharia Civil

Resilience of concrete structures in the marine environment through microstructural innovation

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Design of bio-based supramolecular structures through self-assembly of α-lactalbumin and lysozyme

Bovine α-lactalbumin (α-La) and lysozyme (Lys), two globular proteins with highly homologous tertiary structures and opposite isoelectric points, were used to produce bio-based supramolecular structures under various pH values (3, 7 and 11), temperatures (25, 50 and 75 °C) and times (15, 25 and 35 min) of heating. Isothermal titration calorimetry experiments showed protein interactions and demonstrated that structures were obtained from the mixture of α-La/Lys in molar ratio of 0.546. Structures were characterized in terms of morphology by transmission electron microscopy (TEM) and dynamic light scattering (DLS), conformational structure by circular dichroism and intrinsic fluorescence spectroscopy and stability by DLS. Results have shown that protein conformational structure and intermolecular interactions are controlled by the physicochemical conditions applied. The increase of heating temperature led to a significant decrease in size and polydispersity (PDI) of α-La–Lys supramolecular structures, while the increase of heating time, particularly at temperatures above 50 °C, promoted a significant increase in size and PDI. At pH 7 supramolecular structures were obtained at microscale – confirmed by optical microscopy – displaying also a high PDI (i.e. > 0.4). The minimum size and PDI (61 ± 2.3 nm and 0.14 ± 0.03, respectively) were produced at pH 11 for a heating treatment of 75 °C for 15 min, thus suggesting that these conditions could be considered as critical for supramolecular structure formation. Its size and morphology were confirmed by TEM showing a well-defined spherical form. Structures at these conditions showed to be stable at least for 30 or 90 days, when stored at 25 or 4 °C, respectively. Hence, α-La–Lys supramolecular structures showed properties that indicate that they are a promising delivery system for food and pharmaceutical applications.

Micro- and mesoporous structures as drug delivery carriers for salicylic acid

The potential of salicylic acid (SA) encapsulated in porous materials as drug delivery carriers for cancer treatment was studied. Different porous structures, the microporous zeolite NaY, and the mesoporous SBA-15 and MCM-41 were used as hosts for the anti-inflammatory drug. Characterization with different techniques (FTIR, UV/vis, TGA, 1H NMR, and 13C CPMAS NMR) demonstrated the successful loading of SA into the porous hosts. The mesoporous structures showed to be very efficient to encapsulate the SA molecule. The obtained drug delivery systems (DDS) accommodated 0.74 mmol (341 mg/gZEO) in NaY and 1.07 mmol (493 mg/gZEO) to 1.23 mmol (566 mg/gZEO) for SBA-15 and MCM-41, respectively. Interactions between SA molecules and pore structures were identified. A fast and unrestricted liberation of SA at 10 min of the dissolution assay was achieved with 29.3, 46.6, and 50.1 µg/mL of SA from NaY, SBA-15, and MCM-41, respectively, in the in vitro drug release studies (PBS buffer pH 7.4, 37 °C). Kinetic modeling was used to determine the release patterns of the DDS. The porous structures and DDS were evaluated on Hs578T and MDA-MB-468 breast cancer cell lines viability. The porous structures are nontoxic to cancer cells. Cell viability reduction was only observed after the release of SA from MCM- 41 followed by SBA-15 in both breast cancer cell lines.

Development of composite auxetic structures for civil engineering applications

Tese de Doutoramento em Engenharia Têxtil

A multi–physics approach applied to masonry structures with non–hydraulic lime mortars

Tese de Doutoramento em Engenharia Civil (área de especialização em Engenharia de Estruturas).

Bienestar Animal: Implementación de Buenas Prácticas Pecuarias en establecimientos productores de carne vacuna

El presente proyecto, continuación de otro donde se desarrolló un Manual de Buenas Prácticas Pecuarias (BPP) relativas al bienestar animal, tiene como objetivo implementar estas BPP en establecimientos productores de carne vacuna, poniendo énfasis en la capacitación de los productores ganaderos para que logren adoptar la cultura del trabajo que proponen los sistemas de gestión de calidad. Para la realización del proyecto planteado se dispone de dos establecimientos productores de carne vacuna ubicados en la Provincia de Córdoba cuyo tamaño y sistema productivo responden a la media de productores ganaderos. También se propone la implementación de estas BPP en los campos de la Universidad Católica de Córdoba para que estos sirvan de modelo a otros establecimientos del medio, permitiendo no sólo la mejora en los resultados productivos de los mismos sino también la formación y capacitación de profesionales, alumnos y productores en temas relacionados al bienestar animal y las BPP. Las tareas a desarrollar serán: 1) Caracterización de los establecimientos en donde se implementarán las BPP. 2) Capacitación de los productores y técnicos, pertenecientes a los establecimientos seleccionados, en Sistemas de Gestión de Calidad (BPP) y en los contenidos del Manual desarrollado anteriormente. 3) Determinación de actividades en cada uno de los establecimientos (definir responsables, realizar un cronograma, realizar auditorías, priorizar “no conformidades”, proponer y poner en marcha acciones de mejora, monitorear la performance de la implementación del sistema y evaluar los indicadores). Una vez lograda la implementación de la primera etapa que recomienda el Manual desarrollado se agregarán las siguientes actividades para la capacitación y difusión a terceros: 4) Convocatoria de otros productores para su introducción en los Sistemas de Gestión de Calidad (BPP relativas al bienestar animal). 5) Realización de actividades grupales de capacitación (charlas, grupos de discusión y talleres) en los establecimientos usados como referentes. 6) Análisis de la performance del plan y de la satisfacción de las personas involucradas. 7) Propuesta de implementación de acciones correctivas a la capacitación de terceros. 8) Evaluación general del plan. Con la concreción del proyecto se espera: 1- Lograr que los establecimientos ganaderos implementen el sistema de calidad (BPP) propuesto para que puedan ser utilizados como modelo y brindar capacitación para éste y sucesivos trabajos de este tipo. 2- Lograr la incorporación de los conceptos que involucran los Sistemas de Gestión de Calidad y la adopción de la cultura de trabajo que dichos sistemas proponen, en los establecimientos que participen de la capacitación. 3- Constituir un grupo de trabajo interdisciplinario, capacitado y con experiencia en Sistemas de Gestión de Calidad para hacer un trabajo multiplicador. 4- Colaborar con la sustentabilidad de los campos ganaderos a través de los sistemas de gestión de calidad que tienen como primordiales objetivos la calidad e inocuidad de los alimentos, la salud, el bienestar de las personas, el cuidado del ambiente y el bienestar animal.

Bienestar Animal: Desarrollo de un Manual de Buenas Prácticas Pecuarias (BPP) para los sistemas de producción bovina de carne de base pastoril

El objetivo del presente proyecto es evaluar las distintas causales de estrés en el bovino de abasto y, por ende, desarrollar un Manual ilustrado de Buenas Prácticas Pecuarias (BPP), referente al bienestar animal, para los establecimientos de producción bovina de carne de base pastoril que resulte de fácil transferencia y aplicación en nuestro sector productivo ganadero con la finalidad de minimizar, a través de la implementación del mismo, el impacto negativo que el inadecuado manejo de los animales en el campo, durante el transporte y en los corrales del frigorífico, tiene sobre los parámetros productivos y la calidad de la res y de la carne. Para ello se proponen realizar las siguientes actividades: 1. Determinar las principales causas de estrés en bovinos para faena que causan pérdidas cuantitativas y cualitativas en la res y la carne (carnes de corte oscuro o DFD, golpes o manchas verdes). 2. Visitar establecimientos productores de carne vacuna para la recopilación de información y de fotografías necesarias para la confección del Manual ilustrado de Buenas Prácticas Pecuarias (BPP) referido al bienestar del animal. 3. Diagramación y edición del Manual.

Sustentabilidad productiva de pequeños rumiantes en áreas desfavorecidas (SUPPRAD). Estudios de genética animal

Este proyecto se ubica dentro del programa SUPPRAD que trabaja en red a lo largo del país en áreas desfavorecidas y con pequeños productores. En el contexto del uso sustentable de los recursos naturales y de promoción del desarrollo, el mejoramiento genético es una herramienta fundamental porque aporta beneficios a ambos componentes. Por eso se ha tomado para este proyecto como objetivos generales estudiar las estrategias de implementación de programas de mejoramiento genético de fibra en rumiantes menores y Camélidos en las áreas desfavorecidas donde actúa el programa. Se pretende aquí identificar genotipos de mayor eficiencia productiva en fibra en rumiantes menores y Camélidos y aplicar los conocimientos adquiridos en programas de mejoramiento productivo que tiendan a mejorar el ingreso del pequeño productor para finalmente contribuir al desarrollo de producciones sustentables en distintas regiones del país. Esto se va a desarrollar a través de estudios de estructura poblacional a nivel de pequeños productores de Llamas de la provincia de Jujuy, Córdoba, La Pampa y Río Negro; productores trashumantes de caprinos criollos con aptitud de fibra del área noroeste de Neuquén; pequeños productores de la pampa de Olaen (Córdoba). Por otra parte y a partir de los planteles experimentales establecidos en los campos de productores se organiza la toma de registros de las distintas variables a describir genéticamente: peso de vellón, peso de parche de vellón (predictor del peso de vellón), diámetro medio de las fibras, coeficientes de variación, frecuencia de rizos, rinde al descerdado (vellones mixtos), frecuencias y diámetro de tipos de fibra y tipos de folículos en cortes de piel. Por otra parte se diseñarán objetivos de mejoramiento para las distintas especies a partir de la información genética generada en este proyecto y la información económica recopilada a partir de informaciones de mercado y de los resultados de ensayos de textiles específicos. Como resultado final se pretende elaborar estrategias de abordajes de los mejoramientos productivos de las distintas áreas en estudio y de los distintos tipos de productores involucrados.

Evaluación del uso “extra-label” de fluorquinolonas en llamas desde un enfoque plural: bienestar animal versus salud pública y ecotoxicología

La explotación comercial de la llama facilita la aparición de patologías bacterianas y parasitarias que producen importantes pérdidas económicas. Su prevención y el tratamiento exigen establecer regímenes terapéuticos eficaces y seguros que eviten la aparición de resistencias. La ausencia de especialidades farmacéuticas propias para esta especie y la falta de información científica sobre el comportamiento de los fármacos de uso habitual en llamas, obligan al veterinario a establecer pautas terapéuticas “fuera de prospecto”, a partir de su experiencia en otras especies. Esto conlleva el riesgo de alcanzar o bien niveles tóxicos o bien sub-terapéuticos, estos últimos facilitan la aparición de resistencias bacterianas transmisibles a otras poblaciones. Pretendemos describir el comportamiento cinético de dos antimicrobianos de amplio espectro y uso exclusivo en veterinaria (enrofloxacina y marbofloxacina). Los datos obtenidos nos permitirán evaluar la seguridad y eficacia de diferentes regímenes terapéuticos que puedan dar respuesta a las necesidades clínicas en esta especie. El proyecto que abordamos se encuentra en una línea de aprovechamiento de los recursos naturales dentro de un espíritu de compromiso social, desarrollo sostenible, bienestar animal y salud pública.

Evaluación genética del bienestar animal y eficiencia reproductiva con el aporte de la determinación de paternidades mediante técnicas de biología molecular en bovinos de carne

Buena parte de la producción bovina de carne de la provincia de Córdoba está incluida en áreas que sufren durante todo o parte del año de condiciones climáticas desfavorables. Las razas bovinas de origen índico y africano muestran mayor adaptación al estrés térmico, que se manifestaría en un mejor de desempeño en el aspecto reproductivo. Sin embargo existen dificultades de manejo de esas razas por su temperamento menos adecuado que las razas británicas. En explotaciones extensivas de nuestra Provincia no existe información genética relacionada con caracteres de comportamiento. En ese sentido una raza sanga de origen africano (Tuli) y sus cruzas se están ensayando en la Universidad Católica de Córdoba como parte de la búsqueda de soluciones a los problemas planteados anteriormente. No se disponen aún de parámetros poblacionales (fenotípicos y genéticos) de esta raza y sus cruzas. En la evaluación genética es indispensable el uso de mediciones con información genealógica, es decir, se debe identificar los padres de los individuos. El análisis de regiones altamente polimórficas del genoma (microsatélites) permite determinar el perfil genético de cada animal, para ser utilizado en la determinación de paternidades, en principio y luego con otras aplicaciones. Sobre el animal las mediciones relacionadas con la fertilidad son vitales y no es posible encontrar predictores de la fertilidad en toros en servicio natural múltiple, ya que no es posible identificarlos terneros en ese sentido. La forma de evaluar la fertilidad real, sería mediante la medición de la producción de terneros, además de la calidad seminal y circunferencia escrotal. Con respecto al nivel de estrés, se usará la evaluación del temperamento mediante ensayos de comportamiento, aunque la medición de hormonas esteroides sería una prueba complementaria

Efecto de la hiponutrición perinatal sobre distintos parámetros farmacológicos en el animal adulto

Numerosas evidencias, clínicas y experimentales, han demostrado que la hiponutrición temprana, en coincidencia con el período de ontogénesis del SNC (Sistema Nervioso Central), produce una serie de alteraciones morfológicas, neurofisiológicas, neuroquímicas y comportamentales que perduran en el sujeto adulto, aún luego de largos períodos de recuperación nutricional. (...) En los últimos 20 años, el concepto de cómo la malnutrición afecta las funciónes cerebrales superiores ha evolucionado considerablemente. Los hallazgos más recientes, basados en cambios en la reactividad a fármacos y a alteraciones en el funcionalismo de receptores neuronales, sugieren que los comportamientos y procesos cognitivos afectados por la hiponutrición temprana podrían ser consecuencia de la incapacidad de sujetos malnutridos en producir respuestas emocionales adecuadas y cambios adaptativos en los sistemas neuronales ante situaciones estresantes, más que por déficit cognitivo per-se. La hiponutrición infantil representa un enorme impacto económico-social para la humanidad y por lo tanto la mejor comprensión de los mecanismos neuronales involucrados en la regulación de las funciones cerebrales superiores afectadas por la malnutrición temprana puede representar un significativo aporte al conocimiento de la fisiopatología y/o tratamiento de alteraciones que afectan a millones de niños. En el presente proyecto, en ratas adultas sometidas a un esquema de hiponutrición perinatal y sus respectivos controles, se estudiará: 1) El desarrollo de tolerancia y síndrome de abstinencia a la acción ansiolítica de drogas que median sus efectos a través del complejo-receptor GABA-A. Paralelamente a la evaluación conductual luego de tratamientos crónicos, se intentará correlacionar las alteraciones observadas con parámetros neuroquímicos del funcionalismo neuronal. 2) El desarrollo de tolerancia al efecto analgésico de drogas analgésicas narcóticas. Se intentará correlacionar los resultados con la densidad de receptores opiáceos en distintas estructuras cerebrales

Manipulación acustica del orden y dinámica molecular en estructuras mesomorficas de organización lamelar. Acoustic manipulation of molecular order and dynamics in mesomorphic structures of lamellar organization.

El control de propiedades hidrodinámicas capaces de influir en la mecánica de ruptura y poración de sistemas lamelares o membranas es de fundamental interés para diferentes aplicaciones biotecnológicas. Resulta de particular interés la conexión entre los procesos microscópicos relacionados al tipo de moléculas o unidades básicas, el orden determinado en el auto-ensamblado de las mismas y la dinámica local del sistema, con las propiedades físicas que determinan el comportamiento macroscópico bajo estimulación acústica. Resultados logrados recientemente sugieren la existencia de resonancias hidrodinámicas que podrian ser utilizadas para lograr la inestabilidad del sistema a baja potencia acústica. Se realizaran estudios experimentales utilizando principalmente técnicas que combinan resonancia magnética nuclear (RMN) y la sonicación de la muestra. También se realizarán estudios teóricos y simulaciones numéricas que permitan modelar los sistemas bajo estudio. Se propone dar continuidad al desarrollo de una técnica de relaxometría magnética nuclear en la cual se estimula acústicamente a la muestra durante el proceso de relajación magnética nuclear, y continuar la implementación de técnicas de RMN con resolución espacial que permitan complementar los estudios mencionados. Se espera comprender los mecanismos físicos que determinan la estabilidad de fases lamelares, logrando un modelo verificable y consistente que permita relacionar las propiedades mecánicas e hidrodinámicas con las propiedades de orden y dinámica molecular. Asimismo, se espera lograr avances en el desarrollo de las técnicas experimentales involucradas. La importancia del proyecto radica en el enfoque del problema. A diferencia de casi la totalidad de los estudios reportados, nuestro interés se enfoca en mecanismos de interacción entre la membrana y el campo acústico que sean eficientes a baja potencia acústica, en un régimen donde los gradientes térmicos y la cavitación sean despreciables.

Mecanismos de Fotopercepción No-Visual y Control Circadiano en la Retina Interna de Vertebrados en Condiciones Fisiológicas y en un Modelo Animal de Ceguera. Mechanisms of Non-visual Perception and Circadian Control in the Vertebrate Inner Retina under Physiological Conditions and in Animal Model of Blindness.

La retina juega un rol esencial en el funcionamiento del sistema circadiano de los vertebrados al ser la encargada de sensar las condiciones de iluminación ambiental que ajustan el reloj interno con el fotoperíodo exterior a través de un circuito no-visual. Este circuito es independiente de la vía de formación de imágenes e involucra a las células ganglionares retinianas (CGRs) que proyectan a varias estructuras no-visuales del cerebro; esta vía es la encargada de regular el reflejo pupilar, la sincronización de los ritmos diarios de actividad, el sueño y la supresión de melatonina pineal. La retina contiene además un reloj autónomo que genera ritmos diarios autosostenidos en distintas funciones bioquímicas y fisiológicas, que le confiere la capacidad de predecir el tiempo y anticiparse en su fisiología a los cambios lumínicos a lo largo del ciclo día-noche. Este laboratorio ha demostrado por 1ra vez que las CGRs de pollo poseen osciladores endógenos que generan variaciones diarias en la biosíntesis de fosfolípidos (Guido et al, J Neurochem. 2001; Garbarino et al., J Neurosci Res. 2004a) y de la hormona melatonina con niveles máximos durante el día (Garbarino et al., J Biol Chem 2004b). Aún más, cultivos primarios de CGRs responden a la luz a través de una cascada bioquímica de fototransducción similar a la de invertebrados y que involucra la activación de la enzima fosfolipasa C (PLC) (Contin et al., FASEB J 2006). Estos cultivos fueron obtenidos a estadios embrionarios muy tempranos en dónde solo las CGRs son postmitóticas y mayoritariamente maduras. A estos estadios, los cultivos expresan marcadores de especificación de células ganglionares (pax6, brn3), la proteina Gq y los fotopigmentos melanopsina y criptocromos con gran homología con marcadores descriptos para fotorreceptores rabdoméricos de invertebrados (Contin et al, 2006). Recientemente comenzamos a investigar la percepción de luz en pollos GUCY1*, un modelo de ceguera, en animales que carecen de células fotorreceptoras-conos y bastones-funcionales. Resultados preliminares indicarían que la retina interna, y potencialmente las CGRs de estos animales conservarían la capacidad de responder a la luz regulando el reflejo pupilar y sincronizando los ritmos diarios de alimentación. La convergencia de osciladores y fotopigmentos en la población de CGRs podría contribuir al control temporal de la fisiología del organismo y regulación de funciones no-visuales. Son objetivos de este proyecto: a) Investigar el rol de las CGRs en el sistema circadiano estudiando: i- su habilidad para sintetizar melatonina y, su regulación por luz y dopamina; ii- su capacidad fotorreceptora intrínseca, investigando la presencia de fotopigmentos y componentes de la cascada de fototransducción fundamentalmente la vía de los fosfoinosítidos y la activación de PLC, mediante ensayos moleculares, bioquímicos y farmacológicos; b) Extender estos estudios a cultivos primarios de CGRs inmunopurificadas midiendo la respuesta a la luz sobre la síntesis de melatonina, y los niveles de los mensajeros 2rios Ca2+ y AMP cíclico, la inducción de genes tempranos y la regulación de la actividad NAT, enzima clave en la síntesis de melatonina; y c) Investigar la percepción de luz en pollos GUCY1*(ciegos), sobre distintas funciones no-visuales tales como el reflejo pupilar, la sincronización de los ritmos diarios de alimentación, la síntesis de melatonina y la expresión génica en animales expuestos a estimulación lumínica de distintas intensidades y longitudes de onda. Estos estudios permitirán construir el espectro de acción de la respuesta a la luz en los pollos ciegos a fin de identificar el/los fotopigmentos intervinientes en este fenómeno. Este proyecto profundizará el conocimiento sobre la capacidad fotorreceptora-no visual de la retina interna y particularmente de las CGRs, de la naturaleza de la cascada bioquímica que opera en las mismas y de los mecanismos de regeneración del cromóforo utilizado.