Optimization of magnetoelectric composites based on electroactive polymers for energy harvesting and sensor application

Tese de Doutoramento em Engenharia de Materiais.

Development of a poly(L-Lactic acid) based drug release system

Dissertação de mestrado em Biofísica e Bionanossistemas

Lipid based nanocarriers for the delivery of the bioactive compound resveratrol

Dissertação de mestrado em Biofísica e Bionanossistemas

Estudios sobre aspectos bioquímicos, moleculares y funcionales de proteínas del citoesqueleto

Los microtúbulos son elementos del citoesqueleto celular y están constituidos por tubulina, la proteína cuantitativamente más importante y proteínas asociadas a microtúbulos (MAPs) conocidas como HMW y tau. En la célula los microtúbulos participan en numerosas funciones. En el caso de la enfermedad de Alzheimer, la red de microtúbulos se encuentra disminuida y se observa un acúmulo de manojos de filamentos de tau hiperfosforilada. En este proyecto se estudiará de qué manera el grado de fosforilación de tau influye sobre la formación de microtúbulos y sobre la interacción con tubulina, tau normal, MAP 1 Y MAP 2. Se espera tener un mayor conocimiento acerca de las causas por las cuales, en la enfermedad de Alzheimer, hay una alteración en la formación de microtúbulos y un acúmulo de filamentos helicoidales de tau hiperfosforilada. Otros aspectos de nuestros estudios están dirigidos a conocer la función post-traducción de detirosinación-tirosinación de la tubulina. En esta reacción participan dos enzimas: una carboxipeptidasa que remueve la tirosina del terminal COOH de la tubulina alfa y una ligasa que es capaz de reincorporar la tirosina removida. En este proyecto está programado obtener el cDNA de la ligasa de rata y analizar la secuencia y la expresión de la enzima, "in vivo", en diferentes tejidos. El rol funcional de la ligasa será analizado en líneas celulares y en cultivos primarios de células neuronales y no neuronales. Por último, otro aspecto en estudio está relacionado al reciente hallazgo en nuestro laboratorio, de que la tubulina hidrofóbica de membrana no es, como se venía sosteniendo desde hacía varios años, una proteína integral de membrana sino una proteína periférica. De acuerdo a nuestros resultados esta proteína contiene una alta proporción de la isoespecie acetilada. Aparentemente nuestros resultados indican que la proteína hidrofóbica proviene de microtúbulos que interaccionan con membranas. Nuestro objetivo es establecer si el carácter hidrofóbico constituye una propiedad intrínseca de la tubulina (que parece poco probable) o a la interacción con un componente de membrana. Los objetivos generales correspondientes al presente proyecto comprenden: a) Estudios acerca del rol que cumplen las MAPs en el mecanismo de la degeneración neurofibrilar en la Enfermedad de Alzheimer. b) Estudios moleculares acerca de la reacción de tirosinación/detirosinación de la tubulina: Rol funcional de la tubulina tirosina ligasa. c) Estudios acerca de las propiedades de la tubulina de membrana.

Antígenos y epitopes del Trypanosoma cruzi asociados con la evolución de la infección con este protozoario

Este proyecto se propone realizar un estudio de antígenos y epitopes del Trypanosoma cruzi comprometidos en la evolución de la infección con este protozoario. Se aprovechará la información obtenida anteriormente sobre protección y/o patogénesis inducida en ratón con antígenos acídicos liberados por las formas infectivas del parásito (tripomastigotes) designados exoantígenos (Eas) u obtenidos del citosol de epimastigotes, designados FIII y FIV. A los fines de avanzar en la identificación de epitopes comprometidos en los fenómenos estudiados, se realizarán en paralelo estudios con los antígenos mencionados y antígenos químicamente definidos que demostraron reactividad cruzada con ellos, como cruzipaína y péptidos sintéticos. El esquema experimental comprende, Tema 1: El estudio de la presencia de células mononucleares capaces de ser estimuladas por los distintos antígenos mencionados en pacientes con enfermedad de Chagas pertenecientes a diferentes grupos clínicos. Tema 2: El análisis, en ratones inmunizados, de la capacidad de los antígenos seleccionados para inducir respuestas inmunes humorales y celulares con efectos protectores o patogénicos. Se estudiará la especificidad de los anticuerpos y células inducidas por la inmunización. Se caracterizarán las poblaciones celulares según sus marcadores de membranas y las citoquinas liberadas en cultivo. Estudios histológicos e inmunocitoquímicos permitirán evaluar el daño tisular y las células comprometidas. Tema 3: Investigar la presencia de Cruzipaína entre los exoantígenos liberados por el parásito. La información obtenida, además de brindar conocimientos básicos en el tema y contribuir a la formación de recursos humanos, informará sobre el rol de los antígenos ensayados en la inmunomodulación hacia una respuesta protectora o patogénica.

Interacciones moleculares débiles en medios homogéneos y heterogéneos: Implicancias en mecanismos de reacción. Aplicaciones analíticas y en síntesis orgánica

Se realiza un estudio sistemático de interacciones moleculares en particular específicas, como puente de hidrógeno y electrón-donor-aceptor (EDA). Se estudian en principio moléculas sencillas (modelos), para luego aplicar los resultados a sistemas complejos de interés biológico y macromoléculas de interés analítico y tecnológico. Se busca detectar y cuantificar interacciones no-específicas. El efecto de estas interacciones se estudia tanto en medio homogéneo como en sistemas organizados: micelas y microemulsiones. Interesa establecer la influencia que ejerce el medio micelar sobre las distintas interacciones y la localización de los solutos en el sistema. Se estudiarán preferentemente micelas inversas. Esto permite no sólo conocer la influencia del medio organizado en las propiedades espectroscópicas y catalíticas del soluto sino también las propiedades de estos medios tan peculiares que en muchos aspectos mimetizan los naturales. Además interesa sensar la polaridad en el microentorno micelar a través del estudio espectroscópico con moléculas prueba. Estos estudios se extienden a la elucidación de mecanismos de reacción donde los complejos EDA se postulan como intermediarios. En particular interesan reacciones de sustitución nucleofílica aromática en solventes apróticos y con agregado de surfactantes. También se estudian las implicancias cinéticas del uso de catálisis por transferencia orgánica para optimizar rendimientos. Por otro, se estudian los aspectos mecanísticos de reacciones de sustitución nucleofílica aromática que involucran sustratos aromáticos activados por complejación con metales de transición y sus posibles aplicaciones en síntesis.

Consecuencias del metabolismo de colina en Pseudomonas aeruginosa : Respuestas adaptativas en microorganismos

Objetivos Generales: Mediante el abordaje experimental desde el punto de vista fisiológico, bioquímico y molecular se pretende conocer la respuesta adaptativa de P. aeruginosa frente a diferentes estímulos ambientales tales como osmolaridad, pH y distintos tipos de ayuno nutricional. Objetivos Específicos: Aspectos Bioquímicos a) Se continuarán los estudios de las propiedades cinéticas y fisicoquímicas de la fosforilcolina fosfatasa de P. aeruginosa. b) Se caracterizarán los sistemas de transporte en P. aeruginosa para: compuestos de amonio cuaternario (colina, betaína, carnitina, N-trimetillisina); aminoácidos básicos (lisina, arginina) y ácidos (glutámico); poliaminas y Pi. Se tratará de establecer la presencia o ausencia de proteínas unidoras periplásmicas para estos compuestos. c) Se tratará de establecer la relación entre el metabolismo de colina y otros compuestos de amonio cuaternario con el metabolismo del ácido glutámico y trealosa en P. aeruginosa crecidas en medios iso e hiperosmolares obtenidos con soluciones salinas y solutos no ionizables. d) Se tratará de establecer en P. aeruginosa el recambio o destino metabólico del Pi y colina que se produce cuando la bacteria se enfrenta a diferentes situaciones nutricionales y otros tipos de estímulos tales como pHs extremos y distinta osmolaridad, tanto a nivel de proteínas periplásmicas, citosólicas, de membranas interna y citosólica, fosfolípidos, glucofosfolípidos, glucolípidos y lipopolisacáridos (LPS) y compuestos fosforilados de bajo peso molecular, ej. acetilfosfato, alarmonas, etc. Aspectos Genéticos y Moleculares a) Se obtendrán mutantes de P. aeruginosa con fenotipos característicos relacionados con los puntos anteriores. (...) b) Se construirá la librería genómica de P. aeruginosa en cósmido, plásmido y cDNA. Posteriormente se pretende la identificación, clonado y secuenciación de los genes relacionados con: 1) La síntesis de la fosfatasa ácida, colinesterasa y PLC. 2) El transporte de compuestos de amonio cuaternario, teniendo en cuanta que, al menos para colina, existen dos componententes, uno de alta y otro de baja afinidad. 3) La síntesis de las enzimas responsables de la oxidación de colina hasta betaína, vía la formación de aldehído de betaína. (...) 4) La síntesis de las enzimas responsables de la degradación de betaína hasta glicina. (...) 5) La síntesis de las enzimas responsables del metabolismo de carnitina en condiciones de alta y baja osmolaridad. (...) 6) La adaptabilidad de la bacteria al pH en condiciones de baja osmolaridad. (...)

Regulación supramolecular de la dinámica de biomembranas por Esfingolípidos y Fosfolípidos

Los cambios que ocurren durante el funcionamiento (normal o patológico) de biomembranas resultan de alteraciones de interacciones moleculares dinámicas. Éstas involucran a fenómenos supramoleculares críticos (cambios de fase, electrostáticos y topológicos) que regulan la organización, estabilidad, expresión y metabolismo de lípidos y proteínas de membrana. Para conocer los factores físico-químicos que controlan el comportamiento de biomembranas se deben utilizar técnicas que permitan un control preciso de la organización molecular. (...) Objetivos generales y específicos: El propósito a largo plazo de las investigaciones es establecer las bases moleculares y supramoleculares por las cuales interacciones entre esfingolípidos, fosfolípidos y sus derivados regulan la organización, reconocimiento y reactividad de biomembranas. Al presente se estudia: I) Control supramolecular de la catálisis enzimática interfacial por enzimas fosfohidrolíticas que median la transducción de señales a nivel de membrana. II) Modulación de la estabilidad de biomembranas por cambios críticos de composición de la interfase, interacciones y transiciones topológicas. III) Caracterización y transferencia a soportes sólidos y líquidos de capas monomoleculares de organización intermolecular controlada, formadas con membranas neuronales y gliales.

Influências de dietas ricas em ácidos graxos saturados e insaturados sobre o miocárdio de ratos

OBJETIVOS: O estudo avaliou a influência de dietas ricas em ácidos graxos saturados (AGS) e ácidos graxos insaturados (AGI) sobre a função mecânica, a morfologia e o estresse oxidativo do miocárdio de ratos. MÉTODOS: Ratos Wistar com 60 dias de idade foram alimentados com dieta padrão (n = 8) ou dietas ricas em AGS (n = 8) ou AGI (n = 8) durante 60 dias. A função mecânica foi avaliada em músculo papilar isolado do ventrículo esquerdo (VE) por meio de contrações isométrica e isotônica, em condição basal (1,25 mM de cálcio), após elevação da concentração extracelular de cálcio para 5,2 mM e estimulação beta-adrenérgica com isoproterenol 1,0 µM. Fragmentos do VE foram usados para estudo de estresse oxidativo e microscopias óptica e eletrônica. RESULTADOS: As dietas suplementadas com AGS e AGI não alteraram a função mecânica do músculo cardíaco. Entretanto, ambas provocaram estresse oxidativo, com aumento do hidroperóxido de lipídio e redução da concentração de superóxido dismutase. A dieta AGI diminuiu a expressão da catalase e a AGS reduziu a quantidade de glutationa peroxidase miocárdica. Ambas as dietas promoveram discretas alterações morfológicas visualizadas ultra-estruturalmente, como depósitos lipídicos e lesões das membranas celulares. CONCLUSÃO: Os resultados sugerem que dietas enriquecidas com AGS e AGI não acarretam alteração da função mecânica do músculo cardíaco isolado, mas causam discretas lesões estruturais e estresse oxidativo no miocárdio.

Química de organometálicos de transición

En nuestro estudio de las propiedades catalíticas de los metales de transición de la serie 3d, bajo la forma de metales puros, de sus haluros o de compuestos de coordinación continuaremos trabajando sobre tres temas: Tema 1: Estudio del mecanismo de la adición oxidativa del enlace carbono-halógeno al metal: síntesis de compuestos del tipo MX2PR2, donde M=Fe o Al; X=Cl y R= alquilo o arilo. Deshidrohalogenación de 1, 2-dihaloalcanos con MX2PR2 como catalizadores. Análisis espectroscópico para la detección de intermediarios de reacción. Tema 2: Síntesis de compuestos de coordinación de ligandos orgánicos sencillos a haluros de metales de transición de la serie 3d. Estudio de la capacidad catalítica de los mismos en distintos tipos de reacciones orgánicas: halogenación de anillos aromáticos; epoxidación y fotooxidación alítica de olefinas; oxidación de alcanos. Tema 3: Los conocimientos adquiridos en el desarrollo de los temas 1 y 2 se emplearán en el diseño de catalizadores y estudio de condiciones de reacción aplicables a procesos en mayor escala: síntesis de cloruro de vinilo y descomposición catalítica de pesticidas y residuos clorados.

Estudios de la Glicoproteina asociada al embarazo

El período de gestación en el humano está asociado con el aumento en la concentración sérica de un grupo de proteínas, consideradas en un principio como específicas del embarazo. Entre éstas, la glicoproteína asociada al embarazo es, cuantitativamente una de las más importantes. Aislada en 1959, ha sido identificada como una proteína inhibidora de proteasas que por su similitud estructural, físico-química y antigénica con Macroglobulina forma con ésta el par de a macroglobulinas análogo al encontrado en otras especies. (...) Recientemente se observó que la M es capaz de formar complejo con el t-PA, igualmente en nuestro laboratorio existen evidencias preliminares de la formación de complejos entre PAG-tPA. Es posible que este fenómeno constituya un mecanismo alternativo de control de procesos proteolíticos, aunque son necesarios estudios básicos y clínicos. (...) Por otra parte, no existen evidencias claras que puedan explicar las diferencias de unión entre el receptor y los complejos M y PAG-proteasas y en cuanto a que compartan el mismo receptor celular. Esto último está avalado por el hecho de que los dominios de reconocimiento del receptor de cada complejo es antigénicamente diferente. (...) Sin embargo, las evidencias son limitadas siendo necesarios estudios con purificada identificando las proteasas involucradas y los intermediarios de las vías de transducción. Objetivos Generales y Específicos: Se pretende conocer algún rol funcional de M mediante estudios de: a) La formación y caracterización de complejos con t-PA y otras serino proteasas; b) Purificación y caracterización de un receptor de PAG-proteinasa, en membranas celulares e identificación de señales de transducción por interacción de los complejos enzima-inhibidor con receptores de monocitos/macrófagos, y c) Su comportamiento como proteína de fase aguda en la pancreatitis aguda.

Propiedades estructurales y dinámicas de organizaciones supramoleculares de interés biológico: Estudios por Resonancia Magnética

En este proyecto se estudian propiedades estructurales y dinámicas de fluídos complejos, en particular de organizaciones como micelas, vesículas, fases hexagonales, etc. Se pretende profundizar en el conocimiento de diversos aspectos de las membranas biológicas y de proteínas que contienen metales de transición usando sistemas modelo simple. Nuestra aproximación experimental al problema involucra esencialmente el uso de la Resonancia Magnética Nuclear de fosfóro-31, hidrógeno, deuterio y carbono-13 y de Resonancia Paramegnética Electrónica usando marcadores de espín. Se realizan también estudios complementarios de áreas moleculares y presiones de colapso en capas monomoleculares y análisis térmico diferencial. (...) Objetivos generales y específicos: El objetivo del proyecto es contribuir a un mejor entendimiento de las complejas membranas biológicas y del funcionamiento de proteínas que contienen metales de transición estudiando propiedades estructurales y dinámicas y transiciones de fase en organizaciones moleculares más simples. Se estudiará la existencia de transiciones de fase liotrópicas y termotrópicas y el efecto de perturbantes sobre la dinámica molecular en los sistemas seleccionados. En el sistema Zn(d,l-histidina)2.5H2O hemos iniciado varias mediciones de RMN de 1H y 2H en función de temperatura que revelan movimientos cuyas energías de activación hemos calculado. Sin embargo, no hemos logrado hasta el momento determinar unívocamente el tipo de movimiento y los átomos involucrados. Es para esto que pretendemos realizar estudios de RMN en otros núcleos tales como 13C, 14N y 15N e iniciar mediciones más finas de tiempos de relajación spin-spin T2 y spin-red T1 en 1H y 2H y en los núcleos mencionados en función de temperatura. Asimismo, se continuará la caracterización de bicapas y otras fases formadas por fosfolípidos de origen natural a los cuales se agregan gangliósidos y/o colesterol. Se aprovecha que el 31P (de abundancia natural 100%) tiene spin nuclear ½ y que la forma de línea de resonancia, una vez cancelada la interacción dipolar magnética con los hidrógenos, provee a través del corrimiento químico del 31P información del entorno del mismo y así de la organización molecular. Complementariamente, los resultados de RPE nos permitirán conocer la dinámica de la zona hidrofóbica de los agregados y diferenciar micelas de vesículas pequeñas. Esta información no es accesible a partir de mediciones de 31P-RMN.

Caracterización del sistema de defensa antioxidante en líneas de maní tolerantes y susceptibles a la sequía

El cultivo de maní generó en 1996 un ingreso de divisas de 250 millones de dólares americanos, hecho que posiciona a este cultivo como el principal rubro generador de divisas de origen agropecuario en la provincia de Córdoba. El rendimiento promedio de los últimos 15 años muestra una tendencia creciente debido a la introducción del cultivar Florman INTA. Este cultivar, que ocupa actualmente más del 90 % del área sembrada, introdujo asociado al carácter rendimiento, susceptibilidad a la sequía por lo cual se producen importantes fluctuaciones en la producción y calidad del grano cosechado, en función de las precipitaciones del año. Esta situación plantea la necesidad de obtener un cultivar con mayor tolerancia a la sequía, manteniendo una calidad comercial adecuada a las necesidades del mercado. La tolerancia a la sequía está conformada por un conjunto de atributos fisiológicos entre los cuales se destaca la capacidad para mantener la funcionalidad del sistema fotosintético. En este sentido, el estudio del sistema antioxidante ha cobrado reciente interés ya que provoca el cierre de los estomas. Como consecuencia se producen especies activas del oxígeno que alteran los procesos metabólicos del cloroplasto y membranas celulares. Estos daños pueden ser minimizados si se consiguen variedades que posean un eficiente sistema de defensa antioxidante bajo condiciones de estrés. El sistema está compuesto por un conjunto de sustancias reducidas y enzimas capaces de metabolizar radicales libres. En maní, al presente, no se ha realizado una caracterización ontogenética del sistema ni se ha determinado su relación con la tolerancia a la sequía. Es Objetivo de este proyecto establecer la posible relación entre el funcionamiento del sistema antioxidante, el daño oxidativo provocado por la sequía y la tolerancia al estrés hídrico, en líneas de maní tolerantes y susceptibles a la sequía. Los cultivares utilizados son Florman INTA Manfredi 393 INTA, como susceptible y tolerante respectivamente. El conocimiento generado permitirá seleccionar componentes del sistema antioxidante de utilidad para el mejoramiento de las actuales variedades de maní, mediante procedimientos clásicos o a través de la manipulación de genes.

Modificaciones de fosfatasa alcalina placentaria en plasma y placenta de embarazadas chagásicas in vivo e in vitro

Se ha demostrado que enzimas de placentas humanas asociadas a membranas y a lisosomas experimentan modificaciones por acción del Trypanosoma cruzi . La fosfatasa alcalina placentaria (FAP) es genéticamente muy polimórfica en la población humana y esto ha sido establecido por diversos autores. (...) Trabajos preliminares permiten postular que la actividad de la FAP disminuye en el plasma de pacientes chagásicos en el tercer mes de gestación y que esta disminución se asocia con el nacimiento de niños chagásicos. En placentas de madres chagásicas se demuestra mediante microscopía electrónica una disminución de la FAP en el sinciciotrofoblasto. También se detecta una disminución de la actividad de la enzima en infección placentaria con el Trypanosoma cruzi "in vitro". No existen estudios analíticos ni sistemáticos de la actividad de la fosfatasa alcalina placentaria plasmática, ni en placenta, en la enfermedad de Chagas y durante el transcurso del embarazo que permitan dilucidar el rol de la enzima en la interacción placenta-parásito-feto a través de las formas moleculares características y funciones que se le atribuyen a la enzima en condiciones normales. Objetivo general: Determinar si la enfermedad de Chagas-Mazza induce cambios significativos y específicos de la fosfatasa alcalina placentaria en plasma y placenta durante el transcurso del embarazo en relación con la infección de la placenta y el feto y caracterizar la fosfatasa alcalina placentaria de las placentas normales cultivadas e infectadas con T. cruzi y del medio de cultivo en la infección "in vitro" con el objeto de dilucidar los posibles mecanismos de la infección placentaria en la enfermedad de Chagas congénita.

Estudio de receptores beta cardíacos en la enfermedad de Chagas experimental

Hasta el momento no hay una explicación definitiva sobre los mecanismos etiopatogénicos de la miocardiopatía chagásica. A partir de las alteraciones farmacológicas y lesiones histopatológicas descriptas en trabajos anteriores y coincidiendo con otros autores, pensamos que el compromiso de la perfusión vascular y las reacciones de autoinmunidad podrían involucrar modificaciones en los receptores beta cardíacos. Hemos realizado un seguimiento evolutivo de estos receptores desde los 35 días a los 135 días post inoculación con tripomastigotes cepa Tulahuen y comprobamos que las alteraciones histológicas y farmacológicas se correlacionan con los cambios de afinidad y densidad de dichos receptores de acuerdo a la etapa en estudio (aguda, indeterminada y crónica). Asimismo se demostró que la cantidad de Trypanosoma cruzi que ingresa al huésped determina y acelera la evolución de la miocardiopatía chagásica. Continuando con la línea de estudio de los receptores beta cardíacos en los distintos estadíos de la enfermedad chagásica experimental, nos proponemos estudiar las características dinámicas de las membranas miocárdicas determinando su composición en fosfolípidos y otros componentes polares. A la vez se plantea estudiar si el tratamiento con beta bloqueante incide en los desórdenes que se producen en los receptores beta cardíacos de animales inoculados con T. cruzi , cepa Tulahuen. Por lo antes mencionado, se intenta lograr un aporte que desde el área básica se podría dar para esclarecer la fisiopatogenia de la miocarditis chagásica y colaborar en el enfoque de nuevas acciones terapéuticas.