Síntese e caracterização de nanopartículas vetorizadas para células tumorais com possível aplicação na entrega controlada de fármacos

Dissertação de mestrado em Química Medicinal

Antibacterial properties of multifunctional coatings Ag-ZrCN for biomedical devices: a novel approach

PhD in Sciences Specialty in Physics

Combustion of alternative biomass fuels in a domestic boiler and in a large-scale furnace

Programa Doutoral em Engenharia Mecânica.

Interacciones Transitorias de Proteínas Solubles con Membranas Lipídicas. Transient interactions of soluble proteins with lipid membranes.

La transferencia de proteínas solubles a la interfase de la membrana lipídica es un paso clave en varios procesos celulares. Esta traslocación resulta en un importante cambio en el ambiente de la proteína con consecuencias sobre su conformación, estabilidad y actividad biológica. En este proyecto estudiamos las condiciones que determinan la unión a la membrana, particularmente el balance entre interacciones electrostáticas e hidrofóbicas, y los factores que determinan la conformación, estabilidad y dinámica de la proteína en interfaces. Particularmente, estudiaremos la interacción con membranas de la proteína transportadora de ácido cólico de hígado de ave L-BABP, la proteína beta-2 glicoproteína humana y la proteína asociada a microtúbulos SL21. Hemos encontrado que el estado de fase del lípido determina la conformación y estabilidad de L-BABP unida periféricamente. En este proyecto estudiaremos la naturaleza de las interacciones que determinan esta dependencia. beta-2 glicoproteína humana se une a membranas aniónicas e induce cambios estructurales en el lípido cuando ocurre la transición al estado desplegado de la proteína. El proyecto contempla estudiar comparativamente las interacciones del estado nativo y parcialmente desplegado de beta-2 glicoproteína con membranas. Estudiaremos los cambios conformacionales de proteínas y lípidos utilizando espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de emisión de fluorescencia y espectroscopia de dicroísmo circular (CD). Utilizaremos calorimetría diferencial de barrido (DSC) para estudios de estabilidad y espectroscopia de fosforescencia para estudiar dinámica rotacional de proteínas en la membrana.

Caracterización de Compuestos Bioactivos Microencapsulados en Biopolímeros para su Aplicación en la Preservación de Alimentos y en la Formulación de Productos Nutracéuticos.

La exposición a la luz, al aire, a elevadas temperaturas y el almacenamiento prolongado produce alteraciones nutricionales y organolépticas en alimentos. Las modificaciones nutricionales pueden ser causadas por especies reactivas de oxígeno (ROS), las cuales producen oxidación de proteínas, lípidos, vitaminas, etc. Mientras que las alteraciones organolépticas involucran pérdidas del flavor por la generación de compuesto volátil off-flavor, debido principalmente al desarrollo de microorganismos y a oxidaciones. Compuestos bioactivos (CB) tales como carotenoides (Car) y flavonoides (Fl) cumplen relevantes funciones biológicas, entre las que se pueden destacar la capacidad antioxidante, antimicrobiana y antitumoral, entre otras. El propósito de este proyecto es el estudio de propiedades biológicas en particular capacidad antioxidante y antimicrobiana de CB como Car y Fl microencapsulados en biopolímeros para determinar el efecto de los mismos sobre las alteraciones nutricionales y organolépticas en alimentos durante el almacenamiento. Los CB serán microencapsulados por secado por aspersión spray drying, atrapamiento en liposomas o múltiple emulsificación evaporación de solvente, utilizando goma arábica, lecitina o quitosano como materiales de pared. Se estudiará la capacidad de los compuestos bioactivos y de los materiales de pared para desactivar ROS por espectroscopia de absorción UV-Vis. Se determinará la actividad antimicrobiana de los mismos frente a microorganismos especialmente psicrotrofos, por difusión en discos sobre placa de agar previamente inoculadas, por curvas de crecimiento y por ensayos de viabilidad. Posteriormente se analizarán las alteraciones nutricionales y organolépticas en muestras de leche en condiciones de iluminación y temperatura que simulen las de almacenamiento. Para tal fin, se evaluará la estabilidad de proteínas y vitaminas, por electroforesis capilar, la formación de compuestos volátiles se determinará por cromatografía de gases y el desarrollo de microorganismos por recuento estándar en placa. Finalmente se evaluará el efecto de la adición de carotenoides y flavonoides microencapsulados sobre la degradación de proteínas y vitaminas, la formación de off-flavor y el desarrollo de microorganismos durante el almacenamiento de leche. Con este proyecto se pretende determinar tanto la capacidad antioxidante como antimicrobiana de carotenoides y flavonoides puros y microencapsulados, así como de los biopolímeros usado para la microencapsulación y su potencial aplicación como conservantes en leche en la formulación de productos nutracéuticos.

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.

Avaliação do metabolismo dos fosfatos de alta energia em pacientes com doença de Chagas

FUNDAMENTO: Anormalidades do metabolismo miocárdico têm sido observadas em pacientes com insuficiência cardíaca de diferentes etiologias. A espectroscopia por ressonância magnética (ERM) com fósforo 31 é uma técnica não invasiva que permite a detecção de alterações metabólicas miocárdicas. OBJETIVO: Determinar o metabolismo de repouso dos fosfatos de alta energia em pacientes portadores de doença de Chagas (DC) pela ERM com fósforo 31. MÉTODOS: Foram estudados 39 pacientes com DC, sendo 23 com função ventricular preservada (Grupo FP) e 16 com disfunção ventricular (Grupo DV), avaliados pela ecodopplercardiografia. A ERM da região anterosseptal foi realizada nos 39 pacientes e em 8 indivíduos normais (Grupo C), por meio de um aparelho Phillips de 1,5 Tesla, obtendo-se a relação fosfocreatina/trifosfato de adenosina beta (PCr/β-ATP) miocárdicos. RESULTADOS: Os níveis cardíacos de PCr/β-ATP estavam reduzidos no Grupo DV em relação ao Grupo FP, e estes apresentaram níveis reduzidos em relação ao Grupo C (Grupo DV: 0,89 ± 0,31 vs Grupo FP: 1,47 ± 0,34 vs Grupo C: 1,88 ± 0,08, p < 0,001). Houve correlação entre a fração de ejeção do ventrículo esquerdo e a PCr/β-ATP nos 39 pacientes estudados (r = 0,64, p < 0,001). Os pacientes em classe funcional I (n = 22) apresentaram PCr/β-ATP de 1,45 ± 0,35, e aqueles em classes funcionais II e III (n = 17), PCr/β-ATP de 0,94 ± 0,36 (p < 0,001). CONCLUSÃO: A ERM permitiu detectar de forma não invasiva alterações no metabolismo energético em pacientes com DC, mesmo sem disfunção sistólica; tais alterações estavam relacionadas com a gravidade do comprometimento cardíaco.

Ressonância magnética cardiovascular em veia cava inferior interrompida não prevista

A Veia Cava Inferior (VCI) interrompida é uma anomalia rara. As anomalias da VCI são clinicamente importantes para os cardiologistas e radiologistas que pretendem intervir na cavidade cardíaca direita. Descrevemos três casos de interrupção da VCI diagnosticados por meio de estudo imaginológico de ressonância magnética cardíaca.

Avaliação da área valvar aórtica combinando ecocardiografia e ressonância magnética

FUNDAMENTO: A ecocardiografia transtorácica (ETT) é rotineiramente utilizada para calcular a área da valva aórtica (AVA) pela equação de continuidade (EC). No entanto, a medida exata das vias de saída do ventrículo esquerdo (VSVE) pode ser difícil e a aceleração do fluxo no VSVE pode levar a erro de cálculo da AVA. OBJETIVO: O objetivo do nosso estudo foi comparar as medições da AVA por ETT padrão, ressonância magnética cardíaca (RM) e uma abordagem híbrida que combina as duas técnicas. MÉTODOS: A AVA foi calculada em 38 pacientes (idade 73 ± 9 anos) com a ETT padrão, planimetria cine-RM e uma abordagem híbrida: Método híbrido 1: a medição da VSVE derivada pelo ETT no numerador CE foi substituída pela avaliação de ressonância magnética da VSVE e a AVA foi calculada: (VSVE RM/*VSVE-VTI ETT)/transaórtico-VTI ETT; Método 2: Substituímos o VS no numerador pelo VS derivado pela RM e calculamos a AVA = VS RM/transaórtico-VTI ETT. RESULTADOS: Amédia de AVAobtida pela ETTfoi 0,86 cm² ± 0,23 cm² e 0,83 cm² ± 0,3 cm² pela RM-planimetria, respectivamente. A diferença média absoluta da AVA foi de 0,03 cm² para a RM versus planimetria-ressonância magnética. A AVA calculada com o método 1 e o método 2 foi de 1,23 cm² ± 0,4 cm² e 0,92cm² ± 0,32 cm², respectivamente. A diferença média absoluta entre a ETT e os métodos 1 e 2 foi de 0,37 cm² e 0,06 cm², respectivamente (p < 0,001). CONCLUSÃO: A RM-planimetria da AVA e o método híbrido 2 são precisos e demonstraram boa consistência com as medições padrão obtidas pela ETT. Portanto, o método híbrido 2 é uma alternativa razoável na eventualidade de janelas acústicas ruins ou em caso de acelerações de fluxo VSVE que limitem a precisão da ETT, particularmente em pacientes com alto risco de um estudo hemodinâmico invasivo.

Realce Tardio miocárdico por Ressonância Magnética Cardíaca pode identificar risco para Taquicardia Ventricular na Cardiopatia Chagásica Crônica

FUNDAMENTO: Testes invasivos e não invasivos têm sido usados para identificar risco para Taquicardia Ventricular (TV) em pacientes com Cardiopatia Chagásica Crônica (CCC). Ressonância Magnética Cardíaca (RMC) pela técnica do Realce Tardio (RT) pode ser útil para selecionar pacientes com disfunção ventricular global ou segmentar, com alto grau de fibrose e maior risco para TV clínica. OBJETIVO: Melhorar a identificação de elementos preditivos de TV em pacientes com CCC. MÉTODO: Quarenta e um pacientes com CCC foram pesquisados, sendo 30 (72%) do sexo masculino, com média de idade de 55,1 ± 11,9 anos. Vinte e seis pacientes apresentavam histórico de TV (grupo TV), e 15 não apresentavam TV (grupo NTV). Todos os pacientes incluídos tinham RT e disfunção segmentar ventricular. Volume, porcentagem de comprometimento da espessura da parede ventricular em cada segmento, e distribuição de RT foi determinado em cada caso. RESULTADOS: Não houve diferença estatística em termos de volume de RT entre os dois grupos: grupo TV = 30,0 ± 16,2%; grupo NTV = 21,7 ± 15,7%; p = 0,118. A probabilidade de TV foi maior se duas ou mais áreas contíguas de fibrose transmural estivessem presentes, sendo um fator preditor de TV clínica (RR 4,1; p = 0,04). A concordância entre os observadores foi de 100% nesse critério (p < 0,001). CONCLUSÃO: A identificação de dois ou mais segmentos de RT transmural por RMC está associado com a ocorrência de TV clínica em pacientes com CCC. Portanto, a RMC melhora a estratificação de risco na população estudada. (Arq Bras Cardiol. 2012; [online].ahead print, PP.0-0)

Bioimpedância transtorácica comparada à ressonância magnética na avaliação do débito cardíaco

FUNDAMENTO: A ressonância magnética cardíaca é considerada o método padrão-ouro para o cálculo de volumes cardíacos. A bioimpedância transtorácica cardíaca avalia o débito cardíaco. Não há trabalhos que validem essa medida comparada à ressonância. OBJETIVO: Avaliar o desempenho da bioimpedância transtorácica cardíaca no cálculo do débito cardíaco, índice cardíaco e volume sistólico, utilizando a ressonância como padrão-ouro. MÉTODOS: Avaliados 31 pacientes, com média de idade de 56,7 ± 18 anos, sendo 18 (58%) do sexo masculino. Foram excluídos os pacientes cuja indicação para a ressonância magnética cardíaca incluía avaliação sob estresse farmacológico. A correlação entre os métodos foi avaliada pelo coeficiente de Pearson, e a dispersão das diferenças absolutas em relação à média foi demonstrada pelo método de Bland-Altman. A concordância entre os métodos foi realizada pelo coeficiente de correlação intraclasses. RESULTADOS: A média do débito cardíaco pela bioimpedância transtorácica cardíaca e pela ressonância foi, respectivamente, 5,16 ± 0,9 e 5,13 ± 0,9 L/min. Observou-se boa correlação entre os métodos para o débito cardíaco (r = 0,79; p = 0,0001), índice cardíaco (r = 0,74; p = 0,0001) e volume sistólico (r = 0,88; p = 0,0001). A avaliação pelo gráfico de Bland-Altman mostrou pequena dispersão das diferenças em relação à média, com baixa amplitude dos intervalos de concordância. Houve boa concordância entre os dois métodos quando avaliados pelo coeficiente de correlação intraclasses, com coeficientes para débito cardíaco, índice cardíaco e volume sistólico de 0,78, 0,73 e 0,88, respectivamente (p < 0,0001 para todas as comparações). CONCLUSÃO: A bioimpedância transtorácica cardíaca mostrou-se acurada no cálculo do débito cardíaco quando comparada à ressonância magnética cardíaca.

Geometria da valva mitral derivada da ressonância magnética cardiovascular na avaliação da gravidade da regurgitação mitral

FUNDAMENTO: A regurgitação mitral é a doença valvar cardíaca mais comum em todo o mundo. A ressonância magnética pode ser uma ferramenta útil para analisar os parâmetros da valva mitral. OBJETIVO: diferenciar padrões geométricos da valva mitral em pacientes com diferentes gravidades por regurgitação mitral (RM) com base na ressonância magnética cardiovascular. MÉTODOS: Sessenta e três pacientes foram submetidos à ressonância magnética cardiovascular. Os parâmetros da valva mitral analisados foram: área (mm2) e ângulo (graus) de tenting, altura do ventrículo (mm), altura do tenting (mm), folheto anterior, comprimento posterior do folheto (leaflet) e diâmetro do anulo (mm). Os pacientes foram divididos em dois grupos, um incluindo pacientes que necessitaram de cirurgia da valva mitral e o outro os que não. RESULTADOS: Trinta e seis pacientes apresentaram de RM discreta a leve (1-2+) e 27 RM de moderada a grave (3-4+). Dez (15,9%) dos 63 pacientes foram submetidos à cirurgia. Pacientes com RM mais grave tiveram maior diâmetro sistólico final do ventrículo esquerdo (38,6 ± 10,2 vs. 45,4 ± 16,8, p < 0,05) e diâmetro diastólico final esquerdo (52,9 ± 6,8 vs. 60,1 ± 12,3, p = 0,005). Na análise multivariada, a área de tenting foi a determinante mais forte de gravidade de RM (r = 0,62, p = 0,035). Comprimento do anulo (36,1 ± 4,7 vs. 41 ± 6,7, p< 0,001), área de tenting (190,7 ± 149,7 vs. 130 ± 71,3, p= 0,048) e comprimento do folheto posterior (15,1 ± 4,1 vs. 12,2 ± 3,5, p= 0,023) foram maiores em pacientes que precisaram de cirurgia da valva mitral. CONCLUSÕES: Área de tenting, anulo e comprimento do folheto posterior são possíveis determinantes da gravidade da RM. Estes parâmetros geométricos podem ser usados para individualizar a gravidade e, provavelmente, no futuro, orientar o tratamento do paciente com base na anatomia individual do aparelho mitral.

Determinación in vitro de la digestibilidad de los nutrientes de la cebada. Aplicación práctica para calibración de un sistema NIRS, y para la utilización de enzimas en la alimentación porcina.

La intensificación de la producción porcina, sin duda es uno de los principales factores que han influido en la alta competitividad del sector. Dicha intensificación sin embargo debe enfrentarse a nuevos retos de acuerdo con la creciente preocupación de los estados europeos sobre problemas de bienestar animal y de contaminación medioambiental resultante de la producción animal intensiva. La excreción de nitrógeno en los purines (que es uno de los principales factores contaminantes), puede ser reducida substancialmente si se reduce el contenido proteico del pienso. Ello, sin embargo debe de hacerse de manera que la dieta aporte las cantidades mínimas de aminoácidos requeridas por los animales, y que por tanto los parámetros productivos no se vean afectados. Para asegurar un aporte mínimo adecuado de aminoácidos en el pienso, es esencial un conocimiento preciso del valor nutritivo de las materias primas utilizadas. En la actualidad se utilizan los valores de contenido en aminoácidos digestibles ileales presentes en tablas publicadas por diferentes fuentes de información. Dichas tablas, sin embargo, son valores medios que no contemplan la elevada variabilidad en el contenido de aminoácidos digestibles dentro de una misma materia prima. Debido a esta variabilidad, para asegurar que los requerimientos de aminoácidos queden cubiertos al menos en un 80% de los casos, se debe sobreformular a un 107-108% de los requerimientos. Se ha estimado que una rápida determinación del contenido de aminoácidos digestibles ileales en las materias primas mediante la utilización de espectroscopia del infrarojo cercano (NIRS), permitiría el conocimiento del valor nutritivo de cada partida de materia prima, y una reducción de la sobreformulación a un 103%, con el consiguiente beneficio medioambiental. El principal inconveniente, para la aplicación de dicha metodología NIRS, es que su calibración requiere un esfuerzo excepcional, que solamente puede conseguirse con el trabajo de varios años de determinaciones in vivo de digestibilidad ileal de aminoácidos de un elevadísimo número de muestras. El presente proyecto tenía como principal objetivo la puesta a punto de una técnica de digestibilidad ileal de nutrientes in vitro (validada con determinaciones in vivo), que nos permitiera un análisis más rápido de un número elevado de muestras para realizar la calibración del NIRS. Para ello se escogió la cebada como materia prima para realizar los estudios por su importancia económica en España.

Sonda de infrarrojo cercano como herramienta para evaluar la composición de grasa subcutánea de cerdos alimentados con CLA

El objetivo de este trabajo fue la utilización de la tecnología de Infrarrojo cercano por aplicación directa de una fibra óptica en tejido adiposo de cerdos alimentados con diferentes dietas (CONTROL, CÍTRICOS y CLA). Para ello, 265 animales fueron alimentados con tres dietas diferentes y se analizó el perfil de ácidos grasos en la grasa del jamón mediante cromatografía de gases y FT-NIR (espectroscopia de infrarrojo cercano con transformada de Fourier). La adquisición de espectros se realizó con un espectrómetro Optics Matrix-F duplex de Bruker equipado con una sonda de contacto IN-268-2. Los cerdos que fueron alimentados con la dieta enriquecida en CLA mostraron diferencias significativas tanto en la composición de ácidos grasos como en los espectros de NIR ya que la ingesta de CLA aumentó el porcentaje de ácidos grasos saturados (SAT) y poliinsaturados (PUFA) mientras que los monoinsaturados (MUFA) disminuyeron con respecto a las otras dietas. Los resultados sugieren que la espectroscopia de infrarrojo cercano es un método rápido y de fácil implementación para identificar animales alimentados con diferentes dietas.