Development of a novel aptamer-based multi-sensor device for the detection of osteopontin

Doctoral Dissertation for PhD degree in Chemical and Biological Engineering

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. (...)

Biological extraction of bromelain from pineapple byproducts

[Excerpt] Isolation and purification of valuable compounds are very important processes to valorize agro-food byproducts. Currently, protein extraction and development of environmentally friendly technologies are industrially relevant topics [1]. Among the extracted proteins from byproducts proteases are a relevant group for industrial applications. These enzymes are a class of hydrolytic enzymes capable of cleaving the peptide bonds of proteins chains and are essential in physiological processes [2]. (...)

Climate change research and policy in Portugal

This article offers a review of research and policy on climate change in Portugal and is organized into three main themes: scientific knowledge and assessment of climate change; policy analysis and evaluation; and public engagement. Modern scientific research on meteorology and climatology started in Portugal in the 1950s and a strong community of researchers in climate science, vulnerabilities, impacts, and adaptation has since developed, particularly in the last decade. Nevertheless, there are still many gaps in research, especially regarding the economic costs of climate change in Portugal and costs and benefits of adaptation. Governmental policies with a strong emphasis on mitigation were introduced at the end of the 1990s. As greenhouse gas emissions continued to rise beyond its Kyoto target for 2012, the country had to resort to the Kyoto Flexibility Mechanisms in order to comply. Climate change adaptation policies were introduced in 2010 but are far from being fully implemented. Regarding public engagement with climate change, high levels of concern contrast with limited understanding and rather weak behavioral dispositions to address climate change. Citizens display a heavy reliance on the media as sources of information, which are dominated by a techno-managerial discourse mainly focused on the global level. The final part of the article identifies research gaps and outlines a research agenda. Connections between policy and research are also discussed

Influence of chitosan coating on protein-based nanohydrogels properties and in vitro gastric digestibility

Chitosan coating was applied in Lactoferrin (Lf)-Glycomacropeptide (GMP) nanohydrogels by layer-by-layer coating process. A volume ratio of 0.1 of Lf-GMP nanohydrogels (0.2 mg.mL-1, at pH 5.0) to chitosan (1 mg.mL-1, at pH 3) demonstrated to be the optimal condition to obtain stable nanohydrogels with size of 230 ± 12 nm, a PdI of 0.22 ± 0.02 and a -potential of 30.0 ± 0.15 mV. Transmission electron microscopy (TEM) images showed that the application of chitosan coating in Lf-GMP did not affect the spherical shape of nanohydrogels and confirmed the low aggregation of nanohydrogels in solution. The analysis of chemical interactions between chitosan and Lf-GMP nanohydrogels were performed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and by circular dichroism (CD) that revealed that a specific chemical interaction occurring between functional groups of protein-based nanohydrogels and active groups of the chitosan was established. The effect of chitosan coating on release mechanisms of Lf-GMP nanohydrogels at acid conditions (pH 2, 37 ºC) was evaluated by the encapsulation of a model compound (caffeine) in these systems. Linear Superposition Model was used to fit the experimental data and revealed that Fick and relaxation mechanisms are involved in caffeine release. It was also observed that the Fick contribution increase with the application of chitosan coating. In vitro gastric digestion was performed with Lf-GMP nanohydrogels and Lf-GMP nanohydrogels with chitosan coating and it was observed that the presence of chitosan improve the stability of Lf and GMP (proteins were hydrolysed at a slower rate and were present in solution by longer time). Native electrophoreses revealed that the nanohydrogels without coating remained intact in solution until 15 min and with chitosan coating remained intact until 60 min, during gastric digestion.

A critical evaluation of methods for the reconstruction of tissue-specific models

Under the framework of constraint based modeling, genome-scale metabolic models (GSMMs) have been used for several tasks, such as metabolic engineering and phenotype prediction. More recently, their application in health related research has spanned drug discovery, biomarker identification and host-pathogen interactions, targeting diseases such as cancer, Alzheimer, obesity or diabetes. In the last years, the development of novel techniques for genome sequencing and other high-throughput methods, together with advances in Bioinformatics, allowed the reconstruction of GSMMs for human cells. Considering the diversity of cell types and tissues present in the human body, it is imperative to develop tissue-specific metabolic models. Methods to automatically generate these models, based on generic human metabolic models and a plethora of omics data, have been proposed. However, their results have not yet been adequately and critically evaluated and compared. This work presents a survey of the most important tissue or cell type specific metabolic model reconstruction methods, which use literature, transcriptomics, proteomics and metabolomics data, together with a global template model. As a case study, we analyzed the consistency between several omics data sources and reconstructed distinct metabolic models of hepatocytes using different methods and data sources as inputs. The results show that omics data sources have a poor overlapping and, in some cases, are even contradictory. Additionally, the hepatocyte metabolic models generated are in many cases not able to perform metabolic functions known to be present in the liver tissue. We conclude that reliable methods for a priori omics data integration are required to support the reconstruction of complex models of human cells.

Bacterial cellulose-lactoferrin as an antimicrobial edible packaging

Bacterial cellulose (BC) films from two distinct sources (obtained by static culture with Gluconacetobacter xylinus ATCC 53582 (BC1) and from a commercial source (BC2)) were modified by bovine lactoferrin (bLF) adsorption. The functionalized films (BC+bLF) were assessed as edible antimicrobial packaging, for use in direct contact with highly perishable foods, specifically fresh sausage as a model of meat products. BC+bLF films and sausage casings were characterized regarding their water vapour permeability (WVP), mechanical properties, and bactericidal efficiency against two food pathogens, Escherichia coli and Staphylococcus aureus. Considering their edibility, an in vitro gastrointestinal tract model was used to study the changes occurring in the BC films during passage through the gastrointestinal tract. Moreover, the cytotoxicity of the BC films against 3T3 mouse embryo fibroblasts was evaluated. BC1 and BC2 showed equivalent density, WVP and maximum tensile strength. The percentage of bactericidal efficiency of BC1 and BC2 with adsorbed bLF (BC1+bLF and BC2+bLF, respectively) in the standalone films and in inoculated fresh sausages, was similar against E. coli (mean reduction 69 % in the films per se versus 94 % in the sausages) and S. aureus (mean reduction 97 % in the films per se versus 36 % in the case sausages). Moreover, the BC1+bLF and BC2+bLF films significantly hindered the specific growth rate of both bacteria. Finally, no relevant cytotoxicity against 3T3 fibroblasts was found for the films before and after the simulated digestion. BC films with adsorbed bLF may constitute an approach in the development of bio-based edible antimicrobial packaging systems.

Production of whey protein-based aggregates under ohmic heating

Formation of whey protein isolate protein aggregates under the influence of moderate electric fields upon ohmic heating (OH) has been monitored through evaluation of molecular protein unfolding, loss of its solubility, and aggregation. To shed more light on the microstructure of the protein aggregates produced by OH, samples were assayed by transmission electron microscopy (TEM). Results show that during early steps of an OH thermal treatment, aggregation of whey proteins can be reduced with a concomitant reduction of the heating chargeby reducing the come-up time (CUT) needed to reach a target temperatureand increase of the electric field applied (from 6 to 12 V cm1). Exposure of reactive free thiol groups involved in molecular unfolding of -lactoglobulin (-lg) can be reduced from 10 to 20 %, when a CUT of 10 s is combined with an electric field of 12 V cm1. Kinetic and multivariate analysis evidenced that the presence of an electric field during heating contributes to a change in the amplitude of aggregation, as well as in the shape of the produced aggregates. TEM discloses the appearance of small fibrillar aggregates upon the influence of OH, which have recognized potential in the functionalization of food protein networks. This study demonstrated that OH technology can be used to tailor denaturation and aggregation behavior of whey proteins due to the presence of a constant electric field together with the ability to provide a very fast heating, thus overcoming heat transfer limitations that naturally occur during conventional thermal treatments.

Sustentabilidad Productiva de Pequeños Rumiantes en Areas Desfavorecidas

Este programa aborda el problema de la Sustentabilidad Productiva en condiciones agro-ecológicamente desfavorecidas, donde la cría de Pequeños rumiantes (ovinos, caprinos y camélidos) representa la fuente de ingresos más importante de una población que sufre las consecuencias de la marginalidad, el aislamiento, la falta de oportunidades y la migración. Generalmente estas áreas, de por sí frágiles, se encuentran sometidas a procesos de degradación que llevan a pérdidas de productividad. Los objetivos generales son: la factibilidad de cumplir con los criterios de sustentabilidad ecológica y sustentabilidad socio-económica en las áreas desfavorecidas donde la Universidad interviene o puede intervenir con acciones de desarrollo y promoción humana; determinar puntos críticos de sustentabilidad, que sirvan de indicadores en producción ovina para lana y carne, producción caprina para carne, fibra y leche, producción de fibra y carne en camélidos domésticos, utilización racional de camélidos silvestres(fibra); desarrollar tecnología de producción de fibra, carne y leche ecológicamente sustentable que aporte soluciones a los problemas socio-económicos de los productores de pequeños rumiantes en áreas desfavorecidas. Se trabaja en relación con diversas instituciones del noroeste y de la Patagonia con quienes se ejecutan los trabajos en red. El programa SUPPRAD comprende 7 proyectos diferentes que tienen área de acción sobre la población animal de aproximadamente 80.000 animales y 2500 personas que viven directamente de ellos.

La biodiversidad microbiana del suelo y su rol en el manejo de enfermedades causadas por hongos de suelo en soja. Soil microbial diversity and its key role in the management of soybean diseases caused by fungi.

Las poblaciones microbianas juegan un rol fundamental en la estabilidad de los sistemas agrícolas e indican los niveles de salud de un suelo, tanto que pueden ser utilizadas como indicadores de sustentabilidad de un agroecosistema. Los microorganismos reflejan el efecto que tienen las prácticas agrícolas sobre el suelo a través de modificaciones en la abundancia (biodiversidad estructural) y actividades de sus poblaciones (como control biológico de los patógenos, entre otras). Al cuantificarse la biodiversidad microbiana nativa se puede conocer la riqueza de un agroecosistema y utilizarla para el manejo sustentable de hongos patógenos. En este trabajo se evaluará el efecto de la rotación de cultivo (soja-maíz y soja en monocultivo) y los sistemas de labranza (siembra directa y labranzas reducida) sobre la biodiversidad microbiana. Se cuantificarán a partir de suelo: poblaciones de hongos y bacterias totales; agentes potenciales de biocontrol de como Trichoderma spp., Gliocladium spp. y micorrizas vesículo arbusculares (mediante la cuantificación de glomalina), biomasa y respiracion microbiana, y la biodiversidad de comunidades de microorganismos que habitan en el suelo mediante el análisis de perfiles de ácidos grasos (PLFA). Al final del ciclo de cultivo de soja se cuantificará la incidencia de enfermedades causadas por hongos de suelo. Dada la gran abundancia y diversidad de los microorganismos del suelo, las metodologías que se emplearán permitirán obtener información global de la riqueza microbiana de un agro-ecosistema. Se relacionará la biodiversidad microbiana con la incidencia de enfermedades por hongos de suelo, en respuesta a diferentes prácticas de manejo. Esto permitirá aprender a combinar las tecnologías para mejorar los beneficios de la produccion y preservar el agroecosistema en el marco de una agricultura sustentable, y no de una agricultura sostenida por insumos.

Gestión del diseño y la innovación en la relación universidad - entramado socio-productivo.

El problema que aborda la investigación es la falta de transferencia de conocimientos de diseño + innovación (arquitectura, diseño industrial, diseño gráfico, etc.) al sistema socio productivo de la provincia de Córdoba, lo cuál afecta la productividad y la competitividad de las empresas y, por otra parte, dificulta la inserción laboral de los profesionales formados en las universidades del medio. La provincia de Córdoba posee un importante potencial industrial que intenta contrabalancear el predominio de la región metropolitana de Buenos Aires. Las áreas de mayor desarrollo son la automotriz, metal-mecánica, agro-industrial, la construcción y la alimentaria. El diseño correctamente gestionado, constituye una fuente de ventajas comparativas, una eficaz metodología para la innovación de productos y procesos y un factor de rentabilidad económica. Por otro lado, existe una falta de respuesta a problemas relacionados al diseño, (como los aspectos relativos a la calidad de vida, la responsabilidad social y la protección del ambiente, por mencionar algunos) que no son formulados como prioridades cuantitativas en los productos de diseño promovidos por las empresas. En este sentido, las Universidades de la Red cuentan con instrumentos específicos a nivel de grado y postgrado para promover la interrelación entre Universidad, Empresas y ONGs de la Provincia. La carrera de Diseño Industrial de la Universidad Nacional de Córdoba y la Maestría en Diseño de la Universidad Católica de Córdoba han estado cooperando desde inicios del 2009 en la conformación del Programa Córdoba Diseña del Ministerio de Ciencia y Tecnología de la Provincia de Córdoba, que tiene el objetivo de "desarrollar y orientar las capacidades de análisis, evaluación y asistencia técnica en temas referidos al Diseño para el gobierno, las empresas, las universidades y centros de investigación". En el marco de ese programa del que las universidades participantes son miembros, existe un diagnóstico incipiente de los requerimientos de las empresas y de la actividad de los diseñadores en la provincia. Al mismo tiempo, se ve necesario recabar datos sobre los requerimientos de diseño desde el sector de organizaciones no gubernamentales y sin fines de lucro. A los efectos de contar con un relevamiento que posibilite un diagnóstico más preciso, es necesario sistematizar y cruzar los datos que se derivan de: la conformación del entramado socio-productivo de la provincia, la oferta académica y el capital humano que estamos formando en las Universidades. Ambas universidades integrantes de la Red, cuentan con una reconocida trayectoria en el Área de Diseño y con capital humano de diferentes disciplinas (diseño industrial, arquitectura, gestión pública, sociología, etc.) para llevar adelante el proyecto. Los resultados del proyecto servirán para formular un marco teórico específico, fundamentar estrategias de mejoramiento de la calidad académica, delinear propuestas de sistemas asociativos y definición de prioridades de líneas de investigación para mejorar la eficiencia de la relación Universidades-Empresas-Sociedad. Por otra parte, posibilitarán relevar las demandas del medio-socio productivo en términos de la formación profesional requerida, la inserción de los profesionales y la importancia de la innovación en tanto valor agregado a productos y procesos en el entramado socio-productivo de la provincial de Córdoba. OBJETIVOS - Analizar, sistematizar y consolidar información respecto a la experiencia acumulada, las capacidades actuales y las potencialidades en materia de diseño e innovación en Córdoba; - Identificar las empresas del medio productivo local y las organizaciones del tercer sector que demandan profesionales formados en diseño e innovación, e indagar sobre los requerimientos que plantean en términos de competencias y formacion académica; -Identificar los desfasajes que pudieran existir en relación a la demanda que plantea el medio productivo.

Análisis y diseño de un modelo gestión para la conservación de frutas y hortalizas del Cinturón Verde de la provincia de Córdoba: Preservación de la aptitud organoléptica en atmósfera controlada.

Los negocios vinculados al Agro han crecido en forma importante en la Argentina en los últimos diez años. Este comportamiento se ha dado a partir de dos variables estratégicas, una el precio de los productos y la segunda los niveles de eficiencia tecnológica y productiva, esta última puede ser mejorada para que el sistema tienda a ser más sustentable, pudiéndose generar un "plus de valor" para el consumidor y mayor rentabilidad para la empresa. Para que una empresa en el marco de los agronegocios pueda crear valor a lo largo de la cadena, debe lograr diferenciación, para ello se propone el desarrollo de un proyecto que permita al consumidor obtener productos en condiciones organolépticas óptimas evitando el corte anticipado de frutas y verduras con el consiguiente degradado de las condiciones de calidad desde una visión sistémica de la cadena de abastecimiento y distribución, a través de un proceso que agregue valor para el consumidor, desde un nuevo enfoque mas integrador. La madurez en la cosecha es el factor determinante de la vida comercial, del precio y de la calidad final de la fruta. Cuando los frutos se cosechan fisiológicamente inmaduros evolucionan perdiendo firmeza pero no manifestarán el aroma y sabor característicos, siendo más susceptibles a marchitamiento y a daños mecánicos. Si se cosechan sobre maduros, pronto se vuelven blandos e insípidos y son más difíciles de manipular y comercializar. Para poder ser comercializados se deben cosechar en madurez fisiológica pero no con la madurez óptima para el consumo, esto hace crítica esta primera etapa de la cadena de abastecimiento. Como consecuencia, la cosecha del sector coincide para cada uno de los rubros explotados, generando una oferta significativa de un producto específico (un ejemplo es que todos los productores cosechan al mismo tiempo la lechuga) lo que satura el mercado. El valor de la producción es fijado por la ley de la oferta y la demanda por lo que se obtiene un escaso rendimiento en el momento de la comercialización. El objetivo del presente proyecto es generar una alternativa tecnológica, que permita a los productores, poder extender el lapso de aptitud del producto y de esta manera originar nuevas posibilidades de estrategia comercial para consumo interno y para exportación. La aplicación del envasado al vacío o con atmósfera modificada (EAM) prolonga la conservación de la calidad de los productos alimenticios. En este proceso es indispensable poder detener o disminuir los mecanismos químicos y biológicos que determinan la descomposición de los alimentos. El EAM consiste en el envasado de productos alimenticios en una atmósfera distinta a aquella natural y constituida por mezclas de gases en distintas proporciones, principalmente oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono y óxido nitroso. La EAM ofrece ventajas con respecto a otros métodos de embalaje, ya que además de extender el período de conservación, mantiene la calidad organoléptica de las frutas y vegetales frescos, característica fundamental para atraer la atención de los consumidores. El impacto esperado de esta aplicación tecnológica permitirá: 1. La prolongación de la conservación, permitiendo explotar las economías de escala de producción, mejorar la gestión de las provisiones y costos de transporte, generar nuevas estrategias comerciales, extender la propia producción a otros mercados. 2. Los materiales de los embalajes son fabricados de acuerdo a las normas de inocuidad que mantienen la calidad del producto, resaltando la estética de la presentación. 3. El aspecto ambiental de este proceso, es menos contaminante, ya que se reducen o eliminan los aditivos y conservantes. 4. En el desarrollo de esta transición se generan relaciones sociales que permiten detectar carencias y recursos que pueden ser compartidos por los distintos actores, contribuyendo al desarrollo integral de los participantes.

GESTIÓN DEL DISEÑO Y LA INNOVACIÓN EN LA RELACIÓN UNIVERSIDAD - ENTRAMADO SOCIO-PRODUCTIVO

PROBLEMA DE INVESTIGACION El problema que aborda la investigación es la falta de transferencia de conocimientos de diseño + innovación (arquitectura, diseño industrial, diseño gráfico, etc.) al sistema socio productivo de la provincia de Córdoba, lo cuál afecta la productividad y la competitividad de las empresas y, por otra parte, dificulta la inserción laboral de los profesionales formados en las universidades del medio. La provincia de Córdoba posee un importante potencial industrial que intenta contrabalancear el predominio de la región metropolitana de Buenos Aires. Las áreas de mayor desarrollo son la automotriz, metal-mecánica, agro-industrial, la construcción y la alimentaría. El diseño correctamente gestionado, constituye una fuente de ventajas comparativas, una eficaz metodología para la innovación de productos y procesos y un factor de rentabilidad económica. Por otro lado, existe una falta de respuesta a problemas relacionados al diseño, (como los aspectos relativos a la calidad de vida, la responsabilidad social y la protección del ambiente, por mencionar algunos) que no son formulados como prioridades cuantitativas en los productos de diseño promovidos por las empresas. En este sentido, las Universidades de la Red, cuentan con instrumentos específicos a nivel de grado y postgrado para promover la interrelación entre Universidad, Empresas y Ongs de la Provincia. La carrera de Diseño Industrial de la Universidad Nacional de Córdoba y la Maestría en Diseño de la Universidad Católica de Córdoba han estado cooperando desde inicios del 2009 en la conformación del Programa Córdoba Diseña del Ministerio de Ciencia y Tecnología de la Provincia de Córdoba, que tiene el objetivo de "desarrollar y orientar las capacidades de análisis, evaluación y asistencia técnica en temas referidos al Diseño, para el gobierno, las empresas, las universidades y centros de investigación". En el marco de ese programa del que las universidades participantes son miembros, existe un diagnóstico incipiente de los requerimientos de las empresas, y de la actividad de los diseñadores en la provincia. Al mismo tiempo, se ve necesario recabar datos sobre los requerimientos de diseño desde el sector de organizaciones no gubernamentales y sin fines de lucro. A los efectos de contar con un relevamiento que posibilite un diagnóstico más preciso, es necesario sistematizar y cruzar los datos que se derivan de: la conformación del entramado socio-productivo de la provincia, la oferta académica y el capital humano que estamos formando en las Universidades. Ambas universidades integrantes de la Red, cuentan con una reconocida trayectoria en el Área de Diseño y con capital humano de diferentes disciplinas (diseño industrial, arquitectura, gestión pública, sociología, etc.) para llevar adelante el proyecto. Los resultados del proyecto servirán para formular un marco teórico específico, fundamentar estrategias de mejoramiento de la calidad académica, delinear propuestas de sistemas asociativos y definición de prioridades de líneas de investigación para mejorar la eficiencia de la relación Universidades-Empresas-Sociedad. Por otra parte, posibilitarán relevar las demandas del medio-socio productivo en términos de la formación profesional requerida, la inserción de los profesionales y la importancia de la innovación en tanto valor agregado a productos y procesos en el entramado socio-productivo de la provincial de Córdoba. OBJETIVOS - Analizar, sistematizar y consolidar información respecto a la experiencia acumulada, las capacidades actuales y las potencialidades en materia de diseño e innovación en Córdoba. - Identificar las empresas del medio productivo local y las organizaciones del tercer sector que demandan profesionales formados en diseño e innovación, e indagar sobre los requerimientos que plantean en términos de competencias y formacion académica. -Identificar los desfasajes que pudieran existir en relación a la demanda que plantea el medio productiv