Fundamental studies on natural deep eutectic solvents: physico-chemical, thermal and rheological properties

When combined at particular molar fractions, sugars, aminoacids or organic acids a present a high melting point depression, becoming liquids at room temperature. These are called Natural Deep Eutectic Solvents – NADES and are envisaged to play a major role on the chemical engineering processes of the future. Nonetheless, there is a significant lack of knowledge of its fundamental and basic properties, which is hindering their industrial applications. For this reason it is important to extend the knowledge on these systems, boosting their application development [1]. In this work, we have developed and characterized NADES based on choline chloride, organic acids, amino acids and sugars. Their density, thermal behavior, conductivity and polarity were assessed for different compositions. The conductivity was measured from 0 to 40 °C and the temperature effect was well described by the Vogel-Fulcher-Tammann equation. The morphological characterization of the crystallizable materials was done by polarized optical microscopy that provided also evidence of homogeneity/phase separation. Additionally, the rheological and thermodynamic properties of the NADES and the effect of water content were also studied. The results show these systems have Newtonian behavior and present significant viscosity decrease with temperature and water content, due to increase on the molecular mobility. The anhydrous systems present viscosities that range from higher than 1000Pa.s at 20°C to less than 1Pa.s at 70°C. DSC characterization confirms that for water content as high as 1:1:1 molar ratio, the mixture retains its single phase behavior. The results obtained demonstrate that the NADES properties can be finely tunned by careful selection of its constituents. NADES present the necessary properties for use as extraction solvents. They can be prepared from inexpensive raw materials and tailored for the selective extraction of target molecules. The data produced in this work is hereafter importance for the selection of the most promising candidates avoiding a time consuming and expensive trial and error phase providing also data for the development of models able to predict their properties and the mechanisms that allow the formation of the deep eutectic mixtures.

Searching for therapeutic strategies in a mouse modelo of Machado-Joseph disease: targeting proteostases

Tese de Doutoramento em Ciências da Saúde

Enzymatic treatments to improve mechanical properties and surface hydrophobicity of jute fiber membranes

Fiber membranes prepared from jute fragments can be valuable, low cost, and renewable. They have broad application prospects in packing bags, geotextiles, filters, and composite reinforcements. Traditionally, chemical adhesives have been used to improve the properties of jute fiber membranes. A series of new laccase, laccase/mediator systems, and multi-enzyme synergisms were attempted. After the laccase treatment of jute fragments, the mechanical properties and surface hydrophobicity of the produced fiber membranes increased because of the cross-coupling of lignins with ether bonds mediated by laccase. The optimum conditions were a buffer pH of 4.5 and an incubation temperature of 60 °C with 0.92 U/mL laccase for 3 h. Laccase/guaiacol and laccase/alkali lignin treatments resulted in remarkable increases in the mechanical properties; in contrast, the laccase/2,2-azino-bis-(3-ethylthiazoline-6-sulfonate) (ABTS) and laccase/2,6-dimethoxyphenol treatments led to a decrease. The laccase/ guaiacol system was favorable to the surface hydrophobicity of jute fiber membranes. However, the laccase/alkali lignin system had the opposite effect. Xylanase/laccase and cellulase/laccase combined treatments were able to enhance both the mechanical properties and the surface hydrophobicity of jute fiber membranes. Among these, cellulase/laccase treatment performed better; compared to mechanical properties, the surface hydrophobicity of the jute fiber membranes showed only a slight increase after the enzymatic multi-step processes.

Predicting SO2 pollution incidents by means of additive models with optimum variable selection

The aim of this paper is to predict time series of SO2 concentrations emitted by coal-fired power stations in order to estimate in advance emission episodes and analyze the influence of some meteorological variables in the prediction. An emission episode is said to occur when the series of bi-hourly means of SO2 is greater than a specific level. For coal-fired power stations it is essential to predict emission epi- sodes sufficiently in advance so appropriate preventive measures can be taken. We proposed a meth- odology to predict SO2 emission episodes based on using an additive model and an algorithm for variable selection. The methodology was applied to the estimation of SO2 emissions registered in sampling lo- cations near a coal-fired power station located in Northern Spain. The results obtained indicate a good performance of the model considering only two terms of the time series and that the inclusion of the meteorological variables in the model is not significant.

Chemical functionalization in bionanoparticles

Dissertação de mestrado em Biofísica e Bionanossistemas

Sensitive label-free electron chemical capacitive transducer signal for D-dimer electroanalyses

Supplementary data associated with this article can be found, in the online version, at: http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2015.09.169.

Metodologias para a qualificação de águas minerais naturais e águas de nascente

Dissertação de mestrado em Ordenamento e Valorização de Recursos Geológicos

Laccase immobilization on bacterial nanocellulose membranes: antimicrobial, kinetic and stability properties

This work studied the physical immobilization of a commercial laccase on bacterial nanocellulose (BNC) aiming to identify the laccase antibacterial properties suitable for wound dressings. Physico-chemical analysis demonstrates that the BNC structure is manly formed by pure crystalline I cellulose. The pH optimum and activation energy of free laccase depends on the substrate employed corresponding to pH 6, 7, 3 and 57, 22, 48 kJ mol1 for 2,6-dimethylphenol (DMP), catechol and 2,2 -azino-bis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS), respectively. The Michaelis-Menten constant (Km) value for the immobilized laccase (0.77 mM) was found to be almost double of that of the free enzyme (0.42 mM). However, the specific activities of immobilized and free laccase are similar suggesting that the cage-like structure of BNC allows entrapped laccase to maintain some flexibility and favour substrate accessibility. The results clearly show the antimicrobial effect of laccase in Gram-positive (92%) and Gram-negative (26%) bacteria and cytotoxicity acceptable for wound dressing applications.

On modified simple reacting spheres kinetic model for chemically reactive gases

Versão dos autores para esta publicação.

Regionalización provincial y asociativismo intermunicipal en Córdoba (2005-2007): balance y recomendaciones

A partir de un amplio acuerdo entre los gobiernos locales de todos los partidos políticos y el gobierno provincial, el 22 de diciembre de 2004, la Legislatura de Córdoba sancionó la Ley orgánica de regionalización provincial Nº 9206. Con el desarrollo como fin, la Ley Nº 9206 supuso dos innovaciones trascendentes: por una parte, la creación de 26 nuevas regiones a razón de una por cada departamento existente y, por la otra, el reconocimiento de Comunidades Regionales a integrarse por decisión autónoma de los municipios y comunas (gobernadas por los Intendentes municipales y Presidentes comunales de cada región). En el 2005, se integraron 212 municipios y 152 comunas (es decir el 85% del total provincial) en 23 Comunidades Regionales que, además, acordaron sus prioridades de gestión regional y un Indicador de Desarrollo Regional, mediante la asistencia técnica del Programa de Fortalecimiento Institucional de Municipios (PROFIM) de la UCC. Sobre esas bases, en el 2006; las universidades cordobesas (mediante convenios con el Gobierno provincial) asesoraron a 17 Comunidades Regionales en el diseño de políticas de desarrollo. Esta investigación problematiza la regionalización en Córdoba, analizando críticamente sus avances y demoras, desde su puesta en marcha (diciembre de 2004) hasta el recambio de autoridades (diciembre de 2007) con el propósito de recomendar correcciones.

Producción de diamante por CVD (Chemical Vapour Deposition)

A fines de la década del '60 un grupo de investigadores rusos pudo obtener diamante a partir de experimentos con reacciones en fase vapor a bajas presiones de los gases envueltos en el proceso. En 1976 Derjagin et al. mostraron que la nucleación de diamante es posible sobre sustratos de Cu y en 1982 Matsumoto demuestra que la nucleación y crecimiento continuo a bajas presiones de diamante es posible sobre diversos substratos. Las especiales propiedades del diamante (D): dureza, elevado punto de fusión, inercia química, así como elevada conductividad del calor, sonido y de señales ópticas, ubican a este material como una de las prioridades de desarrollo e investigación de grupos de excelencia en el mundo entero. (...) Objetivos Generales y Específicos: El objetivo de este proyecto se basa en la construcción de un reactor para CVD (Chemical Vapour Deposition) y de los elementos auxiliares necesarios para producir diamante sintético por este método. Determinando los parámetros que controlan el proceso: mezcla de gases adecuada, temperatura de substrato, temperatura del plasma, presión parcial de los gases, vacío necesario y otros. En la primera etapa de 2 años se priorizará la puesta a punto del método, para luego pasar al estudio de las diferentes aplicaciones tecnológicas necesarias para la región. Específicamente, en el tercer año se tratará de generar diamantes como recubrimientos para herramientas de corte, así como para trapanos de velocidad, aprovechando residuos para la industria de abrasivos. Los objetivos generales no se cirscuncriben sólo al hecho de montar un reactor en laboratorio para CVD, sino una vez encontrados los parámetros que gobiernan esta técnica, producir diamante sintético para aplicaciones en la industria de herramientas de corte, micrófonos y óptica. Otro objetivo general de importancia es la formación de recursos humanos en técnicas de vacío, ingeniería de superficie y tecnología de plasma a través del personal y de los estudiantes involucrados en el proyecto, así como los participantes en cátedras del Departamento de Mecánica. En cuanto a los objetivos específicos para los dos primeros años, es preparar, construir y poner a punto un reactor de laboratorio de filamento caliente (Hot filament) por tecnología de plasma tipo CVD para obtener diamante sintético a partir de gases.

Diseño y Desarrollo de Nuevas Entidades Químicas de Interés Farmacéutico. Design and Development of New Chemical Entities of Pharmaceutical Interest.

Este proyecto de investigación se basa fundamentalmente en diversas actividades concernientes a la investigación y desarrollo de nuevos fármacos. Estos estudios se llevan a cabo sobre nuevos derivados de las siguientes drogas líderes utilizadas en el tratamiento del SIDA: zidovudina (AZT), lamivudina (3TC), didanosina (ddI) y un tipo particular de Inhibidores No Nucleosídicos de la Transcriptasa Reversa (INNTR) conocidos como "diarilpirimidinas" (DAPYs). Se plantean para el presente proyecto los siguientes objetivos específicos:1. Diseño racional y síntesis de nuevos compuestos,2. Evaluación de actividades biológicas y citotoxicidad,3. Estudio de las propiedades fisicoquímicas de interés biológico y farmacéutico,4. Estudios farmacocinéticos y biofarmacéuticos.De esta manera, se ha considerado un estudio integrador, tendiente a conocer y entender el posible comportamiento en el organismo de nuevas entidades químicas de interés farmacéutico (NEQF). Así, nuestra hipótesis de trabajo se sustenta en que la variación de las propiedades fisicoquímicas y farmacocinéticas de las drogas actualmente en uso o en etapas de experimentación, podrá incidir favorablemente en la farmacoterapia del SIDA.Cabe destacar que la aplicación de diversos métodos computacionales, constituye una herramienta muy importante que se utilizada para cada uno de los objetivos planteados ya que brinda información complementaria y una ayuda invalorable para el diseño racional de drogas.Así, se diseñarán, prepararán y caracterizarán NEQF, estudiando en detalle sus propiedades moleculares. Se espera que la información generada represente una contribución para el desarrollo de nuevas opciones terapéuticas efectivas frente al agente causativo del SIDA, enfermedad para la cuál la opción de una terapia efectiva está lejos de ser la ideal.Como el proyecto se desarrolla dentro de un ámbito académico, las actividades previstas permitirán a los becarios y tesistas: 1) ampliar y profundizar los conocimientos teóricos relacionados con los temas de estudio; 2) desarrollar su capacidad creativa; 3) posibilitar el trabajo multidisciplinario. Es decir, se formarán recursos humanos altamente capacitados en el diseño y desarrollo de NEQF, finalizando las tesis doctorales en ejecución e incorporando nuevos jóvenes farmacéuticos.A partir de los resultados que se logren en el campo científico y académico, se espera contribuir a la promoción del conocimiento en el área del diseño y del desarrollo de Compuestos Farmacéuticos Activos. Es de nuestro especial interés que los resultados lleven a un posicionamiento del grupo en el área de la Química Medicinal, de la Bioorgánica y de la Biofarmacia.Con relación a la importancia del proyecto, cabe destacar que la Química Medicinal es una disciplina poco desarrollada en nuestro país, por lo tanto contribuirá no sólo a la generación de conocimiento en el área, sino también a la formación de recursos humanos. Cabe destacar la participación de jóvenes farmacéuticos que son los beneficiarios de dicho proceso de formación. Por otra parte, el desarrollo de NEQF conlleva en sí mismo un impacto social y económico importante, y redunda en beneficio de la salud de la población. Teniendo en cuenta la realidad actual, y considerando que la solución final para el tratamiento del SIDA aún no se ha alcanzado, optimizar la actividad/efectividad de fármacos conocidos y estudiar nuevas moléculas que actúen sobre diversas dianas biológicas constituye una esperanza para el tratamiento eficaz de esta enfermedad. Finalmente, teniendo en cuenta que la finalidad del proyecto es desarrollar nuevos agentes anti VIH con potencial aplicación clínica, es de esperar poder interaccionar con la industria farmacéutica y transferir los resultados a la misma.

Evaluación de aspectos agronómicos, químicos-nutricionales y tecnológicos de lupinos y quínoas. Agronomic, chemical-nutritional and technological evaluation of lupin and quinoa grain crops.

Este proyecto desarrolla estudios multidisciplinarios para contribuir con información avalada por métodos científicos, a propuestas de desarrollos regionales agronómicos y de tecnología de alimentos en la provincia de Córdoba. Se propone realizar evaluaciones de factibilidad de cultivo de variedades de lupinos y quínoas en parcelas experimentales y huertas, verificar las características químico-nutricionales de los granos y establecer mecanismos tecnológicos, para poder presentar productos alimenticios viables de comercialización. Estos granos, poco conocidos en los hábitos nutricionales actuales, fueron considerados desde la antigüedad por distintas civilizaciones, como importantes fuentes de alimento vegetal. En la actualidad la necesidad de contar con nuevas fuentes de alimentos provenientes de sistemas auto-sustentables y manufacturación artesanal, ha llevado investigar alternativas de nuevos cultivos y a revalorizar aquellos que han sucumbido a las tecnologías modernas. Tanto los granos de quínoa como la de los lupinos han cobrado interés a nivel internacional por su alto valor nutricional, farmacológico y por sus cualidades de plantas rústicas a los manejos de cultivo. Es por esas razones, que se propone desarrollar un proyecto de investigación con transferencia de tecnología, para contar con experiencias que permitan establecer los lineamientos agronómicos y de tecnología de alimentos necesarios para promover los granos de lupinos y quínoas dentro de los planes nutricionales de nuestra sociedad. La importancia de este proyecto se fundamenta en la necesidad de buscar nuevas alternativas de cultivos que se adapten a los recursos de clima y suelo en áreas rurales de las sierras de Córdoba y promover nuevos emprendimientos relacionados con los sectores agrícolas y de la alimentación. Para su mejor desarrollo el proyecto está diagramado en tres módulos que cubren las siguientes áreas: Módulo 1, ensayos de cultivo en parcelas experimentales y huertas comunales; Módulo 2, análisis químicos-nutricionales; Módulo 3, diseño y adaptación de equipamiento para la manufacturación de alimentos. La metodología de investigación está ampliamente respaldada por la experiencia que cuenta el equipo de trabajo en los módulos propuestos y que puede ser verificada en la producción científica plasmada en trabajos publicados en revistas con referato nacionales e internacionales, presentaciones a congresos y direcciones de tesis.

Dinámica y cinética de los procesos físicos y químicos del radical OH con compuestos orgánicos volátiles (COVs) de relevancia atmosférica. Dynamics and kinetics of the physical and chemical processes of OH radicals with atmospheric relevant volatile organic compounds (VOCs)

El objetivo del presente proyecto es estudiar los procesos físicos y químicos del radical OH con compuestos orgánicos volátiles (COVs), con los cuales sea factible la formación de agregados de van der Waals (vdW) responsables de la curvatura en los gráficos de Arrhenius, empleando técnicas modernas, complementarias entre si y novedosas en el país. El problema será abordado desde tres perspectivas complementarias: 1) estudios cinéticos, 2) estudios mecanísticos y de distribución de productos y 3) estudios de la dinámica de los procesos físicos y químicos. La finalidad es alcanzar una mejor comprensión de los mecanismos que intervienen en el comportamiento químico de especies presentes en la atmósfera y obtener datos cinéticos de alta calidad que puedan alimentar modelos computacionales capaces de describir la composición de la atmósfera, presente y futura. Los objetivos son estudiar: 1) mediante fotólisis láser pulsada con detección por fluorescencia inducida por láser (PLP-LIF), en reactores de flujo, la cinética de reacción del radical OH(v”=0) con COVs que presentan gráficos de Arrhenius curvos con energías de activación negativas, tales como alcoholes insaturados, alquenos halogenados, éteres halogenados, ésteres alifáticos; 2) en una cámara de simulación de condiciones atmosféricas de gran volumen (4500 L), la identidad y el rendimiento de productos de las reacciones mencionadas, a fines de evaluar su impacto atmosférico y dilucidar los mecanismos de reacción; 3) mediante haces moleculares y espectroscopía láser, la estructura y reactividad de complejos de vdW entre alcoholes insaturados o aromáticos (cresoles) y el radical OH, como modelo de los aductos propuestos como responsables de la desviación al comportamiento de Arrhenius de las reacciones mencionadas; 4) mediante PLP-LIF y expansiones supersónicas, las constantes específicas estado a estado (ksts) de relajación/reacción del radical OH(v”=1-4) vibracionalmente excitado con los COVs mencionados. Los resultados experimentales obtenidos serán contrastados con cálculos ab-initio de estructura electrónica, los cuales apoyarán las interpretaciones, permitirán proponer estructuras de estados de transición y aductos colisionales, como así también calcular las frecuencias de vibración de los complejos de vdW para su posterior asignación en los espectros LIF y REMPI. Asimismo, los mecanismos de reacción propuestos y los parámetros cinéticos medidos experimentalmente serán comparados con aquellos obtenidos por cálculos teóricos. The aim of this project is to study the physical and chemical processes of OH radicals with volatile organic compounds (VOCs) with which the formation of van der Waals (vdW) clusters, responsible for the observed curvature in the Arrhenius plots, might be feasible. The problem will be addressed as follow : 1) kinetic studies; 2) products distribution and mechanistic studies and 3) dynamical studies of the physical and chemical processes. The purpose is to obtain a better understanding of the mechanisms that govern the chemical behavior of species present in the atmosphere and to obtain high quality kinetic data to be used as input to computational models. We will study: 1) the reaction kinetics of OH (v”=0) radicals with VOCs such as unsaturated alcohols, halogenated alkenes, halogenated ethers, aliphatic esters, which show curved Arrhenius plots and negative activation energies, by PLP-LIF, in flow systems; 2) in a large volume (4500 L) atmospheric simulation chamber, reaction products yields in order to evaluate their atmospheric impact and reaction mechanisms; 3) using molecular beams and laser spectroscopy, the structure and reactivity of the vdW complexes formed between the unsaturated or aromatic alcohols and the OH radicals as a model of the adducts proposed as responsible for the non-Arrhenius behavior; 4) the specific state-to-state relaxation/reaction rate constants (ksts) of the vibrationally excited OH (v”=1-4) radical with the VOCs by PLP-LIF and supersonic expansions. Ab-initio calculations will be carried out to support the interpretation of the experimental results, to obtain the transition state and collisional adducts structures, as well as to calculate the vibrational frequencies of the vdW complexes to assign to the LIF and REMPI spectra. Also, the proposed reaction mechanisms and the experimentally measured kinetic parameters will be compared with those obtained from theoretical calculations.

A comparative study of the physical, chemical and microbiological status of soils, as influenced by conventional and reduced tillage

Historically, shifts to reduced and no-tillage management for production of crops were fostered by needs to decrease soil erosion and loss of organic matter, reduce fuel and labour costs and conserve soil water, as compared with conventional fallow tillage management. Recent interest in maintaining soil quality has been stimulated by a renewed awareness of the importance of soil condition to both the sustainability of agricultural production systems and environmental quality (Doran and Parkin, 1996). The aim of this project was to determine the impact on the physical, chemical and microbiological status of the soil of conventional and reduced tillage. It has been suggested that the reduced soil disturbance associated with the tine cultivator improves soil structure, increases nutrient content in the top 10cm of soil, increases microbial activity and improves physical characteristics. From this study it was determined that the environmental benefits linked to reduced tillage in literature, did not develop in the first two years of this programmes implementation. The results of this study determined that soil nutrients did not increase in concentration in the top 10 cm of soil under reduced cultivation. The only exception was exchangeable potassium. As potassium is not a mobile nutrient its movement is dependent on soil disturbance, therefore under reduced cultivation its concentration was allowed to accumulate in the upper horizon of the soil profile. Microbial activity was greater in the conventionally tilled treatments, as determined by total aerobic bacterial numbers. This could be due to the increased rates of soil aeration in this treatment. Numbers of aerobic bacteria were greater in the conventional tillage treatments at both incubation temperatures of 22 and 32° C. The physical characteristics of the soil determined, indicate that below the depth of soil cultivation, cone penetration resistance increases. Therefore the reduced cultivation treatments would be more prone to soil compaction, higher in the soil profile.