Synthesis of new peptide derivatives that self-assemble into nanostructured hydrogels for biomedical applications

Tese de Doutoramento em Ciências (área de especialização em Química)

Combined bioremediation and enzyme production by Aspergillus sp. in olive mill and winery wastewaters

Olive mill wastewaters (OMW) and vinasses (VS) are effluents produced respectively by olive mills and wineries, both sectors are of great economic importance in Mediterranean countries. These effluents cause a large environmental impact, when not properly processed, due to their high concentration of phenolic compounds, COD and colour. OMW may be treated by biological processes but, in this case, a dilution is necessary, increasing water consumption. The approach here in proposed consists on the bioremediation of OMW and VS by filamentous fungi. In a screening stage, three fungi (Aspergillus ibericus, Aspergillus uvarum, Aspergillus niger) were selected to bioremediate undiluted OMW, two-fold diluted OMW supplemented with nutrients, and a mixture of OMW and VS in the proportion 1:1 (v/v). Higher reductions of phenolic compounds, colour and COD were achieved mixing both residues; with A. uvarum providing the best results. In addition, the production of enzymes was also evaluated during this bioremediation process, detecting in all cases lipolytic, proteolytic and tannase activities. A. ibericus, A. uvarum and A. niger achieved the highest value of lipase (1253.7 ± 161.2 U/L), protease (3700 ± 124.3 U/L) and tannase (284.4 ± 12.1 U/L) activities, respectively. Consequently, this process is an interesting alternative to traditional processes to manage these residues, providing simultaneously high economic products, which can be employed in the same industries.

Optimization of low-cost nutritional supplementation for lignocellulosic ethanol fermentation

[Excerpt] Bioethanol from lignocellulosic materials (LCM), also called second generation bioethanol, is considered a promising alternative to first generation bioethanol. An efficient production process of lignocellulosic bioethanol involves an effective pretreatment of LCM to improve the accessibility of cellulose and thus enhance the enzymatic saccharification. One interesting approach is to use the whole slurry from treatment, since allows economical and industrial benefits: washing steps are avoided, water consumption is lower and the sugars from liquid phase can be used, increasing ethanol concentration [1]. However, during the pretreatment step some compounds (such as furans, phenolic compounds and weak acids) are produced. These compounds have an inhibitory effect on the microorganisms used for hydrolysate fermentation [2]. To overcome this, the use of a robust industrial strain together with agro-industrial by-products as nutritional supplementation was proposed to increase the ethanol productivities and yields. (...)

A spin-offs journey into achieving marketable products from bacterial cellulose

[Excerpt] Academic spin-offs, technological ventures born inside Universities, have increasingly strengthen the connections between the scholarship and the economy, by fostering the role of technology transfer and knowledge commercialization. This presentation will outline the major steps in taking an idea or a technology to market, growing the venture and aiming at securing a successful exit. Also, it will present BCTechnologies (Bacterial Cellulose Technologies), a spin-off from the University of Minho (Portugal). (...)

By-products of beer fermentation

Among the most important factors influencing beer quality is the presence of well-adjusted amounts of higher alcohols and esters; as well as the successful reduction of undesirable by-products such as diacetyl. While higher alcohols and esters contribute rather positively to the beer aroma, diacetyl is mostly unwelcome for beer types with lighter taste. Thus, the complex metabolic pathways in yeast responsible for the synthesis of both pleasant and unpleasant by-products of fermentation were given special attention in this last chapter.

Microbial production of potent phenolic-antioxidants through solid state fermentation

The agroindustrial residues including plant tissues rich in polyphenols were explored for microbial production of potent phenolics under solid state fermentation processes. The fungal strains capable of hydrolyzing tannin-rich materials were isolated from Mexican semidesert zones. These microorganisms have been employed to release potent phenolic antioxidants during the solid state fermentation of different materials (pomegranate peels, pecan nut shells, creosote bush and tar bush). This chapter includes the critical parameters for antioxidants production from selective microbes. Technical aspects of the microbial fermentation of antioxidants have also been discussed.

Synthesis and biological evaluation of mono and bis-naphthalimide derivatives against SH-SY5Y, human brain cancer cells

Dissertação de mestrado em Medicinal Chemistry

Reactivity studies on chromene derivatives

Dissertação de mestrado em Medicinal Chemistry

Exploitation of Ashbya gossypii for the production of high-value products from glycerol feedstocks

Dissertação de mestrado em Bioengenharia

Desarrollo sustentable de Productos y Servicios de Camélidos orientados al mercado en la región andina (DECAM). Sustainable Development Products and Services Marketed oriented in Andean Region

Este proyecto cuenta con el financiamiento del sistema INCO de la Unión Europea e incluye 5 contrapartes europeas, y Bolivia y Perú como contrapartes americanos. Consta de cuatro paquetes: producto, mercado, difusión y coordinación. En el primer paquete se desarrollan fundamentalmente los aspectos relacionados con la carne fresca y los productos cárnicos tanto tradicionales como nuevos a desarrollar. Se realizan faenas protocolizadas y espontáneas comparando animales con distintos tratamientos nutricionales de edades entre 19-21 meses. Se realizan análisis de calidad de carne y paneles de degustación. Los productos tradicionales como el charqui se evalúan en su forma tradicional y se implementan sistemas mejorados como desecadores solares. Los chacinados no son tradicionales en el altiplano por eso se realizan en La Pampa con la idea de transferir la tecnología desarrollada. La evaluación de calidad de la carne incluye técnicas de evaluación del animal en pié como la conservación morfológica y la ecografía para predecir calidad de res en el animal vivo. Estas observaciones se corroboran a la faena donde se realiza toda la batería de evaluaciones de calidad de la res.

Transformacion de Productos Regionales mediante procesos catalíticos. Transformation of Regional products by catalytic processes.

En este proyecto se plantea la posibilidad de aumentar el valor agregado de compuestos abundantes en nuestro país (terpenos y glicerol) mediante reacciones de oxidación y transesterificación, reemplazando los procesos homogéneos existentes por procesos heterogéneos eco-compatibles. Para ello se desarrollarán catalizadores heterogéneos del tipo MCM-41 e hidroxidos de doble capa (HDC) que posean la función activa específica para estas reacciones bajo estudio.El limoneno, principal componente del aceite esencial de limón y los alfa- y beta- pinenos, presentes en el aceite de trementina, son materiales base ampliamente disponibles. Su oxifuncionalización catalítica, mediante reacciones de epoxidación u oxidación alilica, permite producir una gran variedad de productos como fragancias, agroquímicos, medicinas, etc. En tanto, se espera un marcado incremento en la disponibilidad de glicerol, subproducto de la producción de biodiesel. Mediante su transesterificación catalítica heterogénea es posible obtener selectivamente monoésteres, los cuales tienen importantes aplicaciones como emulsionantes o agentes de estabilización en la producción de fármacos, cosméticos y alimentos. El diseño y síntesis de los materiales catalíticos mencionados permitirá la obtención de productos químicos finos por métodos limpios con bajo impacto ambiental, atendiendo a los altos niveles de contaminación ambiental generados por los procesos homogéneos tradicionales.

Fotoestabilidad de compuestos fenólicos. Evaluación de su potencial capacidad como aditivos antioxidantes. Photostability of phenolic compounds. Assessment of their potential antioxidant activity as additives.

La autooxidación es la forma de deterioro de los productos grasos más importante después de las alteraciones producidas por microorganismos, lo que representa un tema de gran interés económico para las industrias alimenticia y cosmética, ya que da lugar a la aparición de sabores y olores desagradables lo que hace que estos productos sean inaceptables para el consumidor o que reduzcan su vida útil. Dicho proceso se inicia a partir de la reacción de ácidos grasos con oxígeno y puede ser desencadenado por la exposición del producto graso a la luz medioambiental. En estos casos ocurre un proceso de fotooxidación sensibilizada, con la participación de especies reactivas de oxígeno (ROS). Por esta razón, la preservación de producto graso al efecto de las ROS es un punto de capital importancia. Las industrias intentan evitar la oxidación de los productos grasos mediante diferentes técnicas, como el envasado al vacío o en recipientes opacos, pero también utilizando antioxidantes agregados ex-profeso. En particular, los fenoles son secuestradores no enzimáticos de ROS y radicales libres. Actúan como antioxidantes secundarios o interruptores de la cadena oxidativa de lípidos, desactivando las especies reactivas en sus etapas iniciales y evitando que el proceso oxidativo continúe. Por tal motivo, para el presente Proyecto hemos escogido, como potenciales antioxidantes, dos fenoles estructuralmente relacionados con el hidroxitirosol-un antioxidante natural del aceite de oliva-. A través de reacciones fotosensibilizadas, mediante un estudio cinético, mecanístico, de relaciones estructura-reactividad y de dilucidación de fotoproductos se intentará obtener la información que satisface los objetivos específicos de este Proyecto, a saber: a) la resistencia de dHT frente a la oxidación fotopromovida, y en particular a los procesos fotosensibilizados; b) la propensión de dHT para generar especies oxidantes ya sea por irradiación directa o por interacciones específicas con estados excitados de otras moléculas; c) la influencia del medio sobre la capacidad antioxidante de dHT; d) el establecimiento de relaciones estructura-reactividad en lo referida a la actividad antioxidante de dHT. Se trabajará con distintos tipos de sensibilizadores como generadores de diferentes ROS. Para establecer y dilucidar los aspectos cinéticos y mecanísticos mencionados es necesario obtenerinformación acerca de las constantes cinéticas de los diferentes procesos involucrados. La estrategia de trabajo consistirá en abordar condiciones experimentales tales que inhiban determinadas reacciones competitivas y permitan el desarrollo de otras. Se espera que el conocimiento que se genere a partir de los resultados del presente Proyecto, constituya un importante aporte para el diseño y desarrollo de nuevos antioxidantes liposolubles que posean exacerbadas sus propiedades como fotoprotectores frente a eventuales oxidaciones a las que pueda estar expuesto un producto graso.

Producción de factores de virulencia por fitopatógenos bacterianos de soja. Utilización de productos naturales como biocontrol. Production of virulence factors by soybean bacterial phytopathogens. The use of natural products as biocontrolers.

En Argentina el cultivo de soja ocupa el primer lugar en superficie sembrada. El 90% de la producción se obtiene en la zona central del pais. La siembra directa favorece la multiplicación y supervivencia de fitopatógenos causantes de tizón y pústula bacterianos. El tizón es producido por Pseudomonas syringae pv. glycinea observándose manchas marrones en las hojas. Produce gran variedad de toxinas: coronatina, faseolotoxina, siringomicina, tabtoxina, proteínas “nucleation ice”, entre otras, las cuales contribuyen a la clorosis y necrosis. En la infección, además, están involucrados exopolisacáridos (levano y alginato). La celulosa ha sido relacionada en la adhesión bacteriana y en la formación de biofilm. La pústula es causada por Xanthomonas axonopodis pv. glycines. Produce manchas pequeñas con una pequeña pústula de color claro. Libera enzimas como α-amilasa, proteasa, endo β-mannanasa, actividad peptolítica, que degradan componentes vegetales. Xantan, producido por X. axonopodis es uno de los componentes necesarios para la formación de biofilm. Este último es considerado un importante factor de virulencia porque proporciona una estrategia de colonización que otorga mayor resistencia a ambientes desfavorables, tolerancia a antimicrobianos, producción de metabolitos y exoenzimas, etc. Actualmente el control de bacterias fitopatógenas se realiza mediante pesticidas con alta toxicidad para los consumidores y el ambiente. Para evitar las bacteriosis en la práctica se sugiere la rotación de cultivos y utilizar semillas certificadas. Se están probando compuestos naturales derivados de plantas medicinales como pesticidas; estos se pueden dividir en varias categorías fitoquímicas. Varios estudios confirman la actividad antibacteriana, antifúngica y antiviral de estos productos. Extractos vegetales con alto contenido de flavonoides y aceite esenciales poseen una importante actividad antibacteriana. Además, algunos aceites esenciales podrían estar incidiendo en la liberación y/o producción de biofilm, exopolisacáridos y exoproteínas. La gran incidencia de las infecciones por fitopatógenos y las pérdidas económicas que estas acarrean hacen que su control presente grandes dificultades para la agricultura sustentable en soja de nuestro país. En este trabajo se propone estudiar los diferentes factores de virulencia de cepas bacterianas fitopatógenas y evaluar el rol que cumplen en el proceso de la enfermedad en cultivos de soja y desarrollar estrategias para el control de bacteriosis vegetales aplicando productos naturales aislados de plantas aromáticas. La correcta utilización de productos antimicrobianos de origen natural aplicados sobre el cultivo y/o sobre las semillas evitaría la dispersión de la enfermedad y la eliminación al medio ambiente de productos contaminantes no deseados. In Argentina, soybean cultivation occupies the first place; 90% of this cereal is produced in the central region of the country. Intensive tillage practices favour multiplication and survival of bacterial phytopathogens causing blight and pustule diseases. Pseudomonas syringae pv. glycinea produce several toxins like coronatine, faseolotoxine, siringomicine, tabtoxine and proteins of nucleation ice that contribute to the develop of chlorosis and necrosis, characteristic of bacterial blight. It also produces levan and alginate, cellulose and biofilm. Pustule disease is caused by Xanthomonas axonopodis pv glycines, which produce enzymes like α-amilase, protease, endo β-mannanase, peptolitic activity, xanthan and biofilm. Nowadays the control of phytopathogenic bacteria consists in the application of pesticides that are toxic for the environment and man. Natural products from medicinal plants are a new alternative for the treatment of phytopathogens. Researches made with phytochemical compounds (flavonoids, phenols, quinones, cummarines, essential oils, terpenes) support the antimicrobial activity of these natural products. What is more, these substances could suppress the biofilm, exoproteins and exopolisaccharides formation and release of them. The infections caused by phytopathogens provoke economical loses and its control presents big difficulties in our country. The proposal of this work is the characterization of phytopatoghenic strains, its virulence factors and the role they play in the disease process. The development of a new alternative for the control of vegetable bacteriosis using natural products obtained from aromatic plants and the correct application of them on sown fields or on seeds is also an objective in this work.

Green furniture: sustainable design guidelines for the Irish furniture and wood products industry.

This thesis presents the research and development of sustainable design guidelines for the furniture and wood products industry, suitable for sustainably enhancing design, manufacturing and associated activities. This sustainable guideline is based on secondary research conducted on subject areas such as ‘eco’ design, ‘green’ branding and ‘green’ consumerism, as well as an examination of existing certifications and sustainable tools techniques and methodologies, national and international drivers for sustainable development and an overview of sustainability in the Irish furniture manufacturing context. The guideline was further developed through primary research. This consisted of a focus group attended by leading Irish designers, manufacturers and academics in the area of furniture and wood products. This group explored the question of ‘green branding’ saturation in the market and the viability of investing in sustainability just yet. Participants stated that they felt the market for ‘green’ products is evolving very slowly and that there is no metric or legal framework present to audit whether or not companies are producing products that really embody sustainability. All the participants believed that developing and introducing a new certification process to incorporate a sustainable design process was a viable and necessary solution to protecting Irish furniture and wood manufacturers going forward. For the purposes of the case study, the author investigated a ‘sustainable’ design process for Team woodcraft, Ltd., through the design and development of a ‘sustainable’ children’s furniture range. The case study followed a typical design and development process; detailing customer design specifications, concept development and refinement and cumulating in final prototype, as well as associated engineering drawings. Based on this primary and secondary research, seven fundamental core principles for this sustainable guideline have been identified by the author. The author then used these core principles to expand into guidelines for the basis of proposed new Irish sustainable design guidelines for the furniture and wood products industry, the concept of which the author has named ‘Green Dot’. The author suggests that the ‘Green Dot’ brand or logo could be used to market an umbrella network of Irish furniture designers and manufactures who implement the recommended sustainable techniques.