Carbon materials as new generation of new electron shuttles for the anaerobic degradation of environmental xenobiotics

Tese de Doutoramento em Engenharia Química e Biológica

High-aspect-ratio tridimensional electrode arrays for neural applications

Tese de Doutoramento em Engenharia Biomédica.

Development of advanced cell/tissue culture systems, based on enhanced polymeric scaffolds and sophisticated bioreactors, for tissue engineering applications

Programa Doutoral em Engenharia Biomédica

Presence of starch enhances in vitro biodegradation and biocompatibility of a gentamicin delivery formulation

The effect of α-amylase degradation on the release of gentamicin from starch-conjugated chitosan microparticles was investigated up to 60 days. Scanning electron microscopic observations showed an increase in the porosity and surface roughness of the microparticles as well as reduced diameters. This was confirmed by 67% weight loss of the microparticles in the presence of α-amylase. Over time, a highly porous matrix was obtained leading to increased permeability and increased water uptake with possible diffusion of gentamicin. Indeed, a faster release of gentamicin was observed with α-amylase. Starch-conjugated chitosan particles are non-toxic and highly biocompatible for an osteoblast (SaOs-2) and fibroblast (L929) cell line as well as adipose-derived stem cells. When differently produced starch-conjugated chitosan particles were tested, their cytotoxic effect on SaOs-2 cells was found to be dependent on the crosslinking agent and on the amount of starch used.

Introducing biomimetic approaches to materials development and product design for engineering students

In this paper, we present a new course entitled “Biomimicry: from life to nanotechnological innovations” at the Mines Nancy Engineering School, Nancy, France, and explain how we developed a specific curriculum covering biomimicry. We discuss strategies that can be followed by teachers to explain selected contents in the multi-disciplinary field of biomimicry and/or bioinspiration to undergraduate students and how practical classroom activities can be conducted as individual or team work. We hope that sharing our experience will help teachers and senior researchers disseminate useful concepts and real examples of biomimetic principles and tools for the development of new materials, new/improved design and fabrication strategies, and innovation methodologies.

Molecular mass distribution of materials solubilized by xylanase treatment of Douglas-Fir kraft pulp

Irgazyme, a commercial xylanase preparation from Trichoderma longibrachiatum, and xylanase D a purified enzyme from Trichoderma harzianum E58 were tested for their ability to enhance peroxide bleaching of Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii) kraft pulp. A treatment with Irgazyme caused a much larger increase in brightness than did xylanase D. A double xylanase treatment with Irgazyme, before and after peroxide bleaching, resulted in the highest final brightness. Alkaline extraction increased the brightness of Douglas-fir brownstock. Treatment with Irgazyme released more lignin and carbohydrates than did xylanase D. The molecular mass of the lignin extracted from Irgazyme-treated brownstock was much larger than that from the control pulp. The lignin-like macromolecules directly solubilized from peroxide bleached pulps were substantially larger than those solubilized from the brownstock, irrespective of whether they were produced during xylanase or control treatments. This indicates that different kinds of materials were solubilized when a xylanase treatment was applied at different points in the bleaching sequence and raises concerns about the role of lignin entrapment in the mechanism by which xylanase enhances peroxide bleaching.

Effect of different carbon materials as electron shuttles in the anaerobic biotransformation of nitroanilines

Aromatic amines resulted from azo dyes biotransformation under anaerobic conditions are generally recalcitrant to further anaerobic degradation. The catalytic effect of carbon materials (CM) on the reduction of azo dyes is known and has been confirmed in this work by increasing 3-fold the biological reduction rate of Mordant Yellow 1 (MY1). The resulting m-nitroaniline (m-NoA) was further degraded to m-phenylenediamine (m-Phe) only in the presence of CM. The use of CM to degraded anaerobically aromatic amines resulted from azo dye reduction was never reported before. In the sequence, we studied the effect of different CM on the bioreduction of o-, m- and p-NoA. Three microporous activated carbons with different surface chemistry, original (AC0), chemical oxidized with HNO3 (ACHNO3) and thermal treated (ACH2), and three mesoporous carbons, xerogels (CXA and CXB) and nanotubes (CNT) were assessed. In the absence of CM, NoA were only partially reduced to the corresponding Phe, whereas in the presence of CM, more than 90% was converted to the corresponding Phe. ACH2 and AC0 were the best electron shuttles, increasing the rates up to 8-fold. In 24h, the biological treatment of NoA and MY1 with AC0, decreased up to 88% the toxicity towards a methanogenic consortium, as compared to the non-treated solutions. This article is protected by copyright. All rights reserved

In vitro phosphorylation as tool for modification of silk and keratin fibrous materials

An overview is given of the recent work on in vitro enzymatic phosphorylation of silk fibroin and human hair keratin. Opposing to many chemical "conventional" approaches, enzymatic phosphorylation is in fact a mild reaction and the treatment falls within "green chemistry" approach. Silk and keratin are not phosphorylated in vivo, but in vitro. This enzyme-driven modification is a major technological breakthrough. Harsh chemical chemicals are avoided, and mild conditions make enzymatic phosphorylation a real "green chemistry" approach. The current communication presents a novel approach stating that enzyme phosphorylation may be used as a tool to modify the surface charge of biocompatible materials such as keratin and silk.

Incorporation of hybrid phase change materials in plastering mortars for increased energy efficiency in buildings

Tese de Doutoramento em Engenharia Civil.

Volumosas fístulas de ambas coronárias para a artéria pulmonar: embolização percutânea com micro-molas e balões destacáveis

Mulher de 43 anos, sintomática (dispnéia e palpitações), apresentava múltiplas fístulas de alto débito de ambas coronárias para a artéria pulmonar, embolizadas percutaneamente com micro-molas de liberação controlada e balões destacáveis, com sucesso.

La gestión de organismos micro-regionales en la Provincia de Córdoba: Los casos de ADESUR y EINCOR

Los municipios están experimentando una transformación en sus roles, funciones y ámbitos de actuación. Entre las nuevas cuestiones que comienzan a incorporarse a la agenda de los gobiernos locales se incluyen las referidas al bienestar de la población (políticas sociales), la puesta en valor de sus sociedades y territorios, a efectos de atraer la inversión exógena o retener y alentar la propia (promoción económica) y el mejoramiento de la calidad ambiental (...). Debido a que el ámbito de resolución de estas cuestiones trasciende en muchos casos los límites territoriales del municipio, la cooperación horizontal e interjurisdiccional constituye una alternativa para el abordaje de las mismas (...). En nuestra opinión, tanto la constitución de espacios regionales como la elaboración de programas y políticas para su desarrollo deben ser resultado del consenso de los actores de las propias regiones. En efecto, si bien los criterios de homogeneidad, funcionalidad, integralidad e historicidad (a que nos hemos referido) tienen relevancia, resultan insuficientes como elementos constitutivos de lo regional. De acuerdo a este enfoque, las regiones serían, ante todo, resultado de un proceso de construcción social de los propios agentes de desarrollo presentes en ella, siendo el rol del Estado el de apuntar los procesos endógenos. Objetivos generales: * Analizar las experiencias de cooperación intermunicipal acontecidas en la Provincia de Córdoba a partir del año 1988. * Evaluar su evolución y perspectivas en orden a la institucionalización de organismos micro-regionales de carácter permanente. * Formular un modelo de gestión de Entes Micro-regionales de Cooperación Intermunicipal. * Elaborar un programa de asistencia técnica a la Cooperación Intermunicipal e Interinstitucional, dirigido a las Municipalidades, Entes Intermunicipales y Gobierno Provincial. Objetivos específicos: * Realizar un estudio comparativo de las dos experiencias más importantes de cooperación intermunicipal que están teniendo lugar en la Provincia de Córdoba: Adesur (Asociación Interinstitucional para el Desarrollo del Sur de Córdoba) y Eincor (Ente Intercomunal para la Promoción del Norte Córdobés).

Micro-empresa y capacidad empresarial en Córdoba: situación actual y perspectivas. Microenterprise and entrepreneurship in Córdoba: present situation and perpectives.

Las transformaciones del mercado laboral, tanto de los países desarrollados como en vías de desarrollo, han sido importantes en las últimas décadas. Una de sus manifestaciones es la creciente expansión del trabajo organizado en torno a los micro-emprendimientos. Las investigaciones existentes a nivel internacional indican que la capacidad empresarial que debe poseer el emprendedor es un factor que resulta crucial para el desarrollo y sostenimiento de estas formas de producción. Por tal razón, el estudio de este aspecto y de su relación con los micro-emprendimientos es un tema que está concitando creciente atención y sobre el que existe un cuerpo teórico de literatura específica que ha comenzado a transferirse a los países en vías de desarrollo, donde la discusión es aún incipiente. Los estudios han observado que los micro-emprendimientos están normalmente muy ligados a la familia, esto hace que su desenvolvimiento y evolución resulten afectados por las características particulares de cada hogar. Se trata de un complejo conjunto de situaciones sociales que se generan a partir de estas nuevas formas de organización del trabajo, donde resulta dificultoso distinguir entre el micro-emprendimiento y la figura del emprendedor, lo cual ha llevado a que muchas veces las políticas públicas, sensibles a la necesidad de apoyar a los grupos poblacionales vulnerables, adquirieran un sesgo pro-pobre, en detrimento de su objetivo principal de incentivar el desarrollo sustentable de pequeñas unidades productivas. El equipo de investigación autor del presente proyecto concluyó recientemente, en el marco de un proyecto PICTOR II, un primer estudio sobre la temática de los micro-emprendimientos en Córdoba, analizando los factores que ayudan a comprender mejor las razones por las que algunos emprendedores alcanzan un mayor éxito que otros, a partir del cual surgieron nuevos interrogantes sobre el rol de la política pública en esta materia, a los que se intentará dar respuesta en esta oportunidad. Más concretamente, en esta investigación se abordarán, ahora con profundidad, diversas cuestiones importantes que analizan el vínculo entre la figura del emprendedor con el micro-emprendimiento que posee y con el efecto general de las políticas públicas en el sector. Uno de los temas es determinar hasta qué punto el comentado sesgo "pro-pobre" estuvo presente en el caso de las políticas públicas aplicadas en Córdoba y qué consecuencias tuvo sobre los micro-emprendimientos y su sustentabilidad. Este aspecto está directamente ligado a la necesidad de discernir acerca de si el fundamento teórico de las políticas públicas diferencia adecuadamente entre el micro-emprendedor y la micro-empresa. Otra importante cuestión a abordar es la de indagar sobre la relación entre capacidad empresarial, capital humano y nivel socio-económico del emprendedor. Resultará de sumo interés identificar los factores que estimulan e inhiben las manifestaciones de capacidad empresarial individual, y establecer su relación con las posibilidades de sustentabilidad del micro-emprendimiento, lo cual debería ser tomado en cuenta por las políticas públicas. El caso de los individuos que se convirtieron en micro-emprendedores como una estrategia para superar la situación de desempleo en que se encontraban, es un tema que será examinado en especial y a la luz de la performance observada del emprendimiento. Serán fuentes primarias de información la Encuesta llevada a cabo en el proyecto PICTOR II arriba mencionado y una re-encuesta a los micro-emprendedores que fueron oportunamente entrevistados. A ello se agregará un estudio de casos de emprendimientos muy exitosos. Los datos de fuentes secundarias surgirán del INDEC, de organismos oficiales y de instituciones no gubernamentales. Los principales métodos y herramientas de análisis a utilizar son los que proporcionan la Estadística, la Econometría y la Micro-economía.

Síntesis, caracterización y aplicaciones específicas de metalosilicatos cristalinos micro y mesoporosos con incorporación de nanoestructuras. Synthesis, characterization and specific aplications of crystalline micro and mesoporous metallosilicates with nanostructures.

La síntesis de materiales cristalinos micro y mesoporosos con incorporación de micro/nano partículas/clusters de especies formadas con entidades propias interaccionando con las redes, como óxidos de metales, cationes de neutralización, especies metálicas, etc., pueden potencialmente ser utilizados como "materiales hospedaje" en óptica, electrónica, sensores, como materiales magnéticos, en estrategias ambientales de control de la contaminación, catálisis en general y procesos de separación. Se sintetizaran y caracterizaran por diversas técnicas fisicoquímicas, zeolitas microporosas de poro medio (ZSM) y poro grande (Y), y materiales mesoporosos (MCM-41). La aplicación de los mismos se orientara, por una parte, a procesos catalíticos tecnológicamente innovadores relacionados con los siguientes campos: a)catálisis ambiental: transformación de desechos plásticos (polietileno, polipropileno, poliestireno o mezclas de los mismos) a hidrocarburos de mayor valor agregado (gasolinas, gasoil, gases licuados de petróleo, hidrocarburos aromáticos); b)química fina: oxidación parcial de hidrocarburos aromáticos hacia la obtención de commodities, fármacos, etc. Por otra parte, se evaluaran las propiedades magnéticas (ferromagnetismo, paramagnetismo, superparamagnetismo, diamagnetismo) que algunos de estos materiales presentan, en busca de su correlación con sus propiedades catalíticas, cuando sea factible. Se estudiaran las condiciones óptimas de síntesis de los materiales, aplicando técnicas hidrotermicas o sol gel, controlando variables como temperaturas y tiempos de síntesis, pH de geles iniciales-intermedios-finales, tipo de fuentes precursoras, etc. La modificación de las matrices con Co, Cr, Mn, H, o Zn, se realizara mediante diversos tratamientos químicos (intercambio, impregnación) a partir de las sales correspondientes, con el objeto de incorporar elementos activos al estado iónico, metálico, clusters, etc.; y la influencia de distintos tratamientos térmicos (oxidantes, inertes o reductores; atmósferas dinámicas o estáticas; temperaturas). La caracterización estructural de los materiales será por: AA (cuantificación elemental de bulk); XRD (determinacion de presencia de especies oxidos o metalicas de Zn, Co, Cr, o Mn; determinacion de cristalinidad y estructura); BET (determinacion de area superficial); DSC-TG-DTA (determinacion de estabilidad de las matrices sintetizadas); FTIR de piridina (determinacion de tipo-fuerza-cantidad de sitios activos); Raman y UV-reflectancia difusa (determinacion de especies ionicas interacturando o depositadas sobre las matrices); TPR (identificacion de especies reducibles); SEM-EDAX (determinacion de tamaño de particulas de especies activas y de las matrices y cuanfiticacion superficial); Magnetómetros SQUID y de muestra vibrante (medición de magnetización y susceptibilidad magnética a temperatura ambiente con variación de campo externo aplicado, y variación de temperaturas (4 a 300 K) con campo externo fijo). En síntesis, se plantean tres grandes áreas de trabajo: No1)Síntesis y caracterización de materiales micro y mesoporosos nanoestructurados; No2) Evaluación de las propiedades catalíticas; No3) Evaluación de las propiedades magnéticas. Estos lineamientos nos permitirán generar nuevos conocimientos científicos-tecnológicos, formando recursos humanos (dos becarios posdoctorales; un becario doctoral; tres becarios alumnos de investigación; aproximadamente 15 pasantes de grado al año) aptos para emprender tales desafíos. Los conocimientos originados son constantemente trabajados en las actividades docentes de grado y posgrado que los integrantes del proyecto poseen. Finalmente serán transmitidos y puestos a consideración de pares evaluadores en presentaciones a congresos nacionales e internacionales y revistas especializadas.

Desarrollo sustentable de geoestructuras compuestas por suelo loéssico compactado mejorado con agregado de materiales estabilizantes. Sustainable development of compacted loess soil geo-structures with addition of stabilizing materials.

Los suelos estabilizados mediante compactación, permiten obtener materiales con ventajas ténicas y economicas en diferentes tipos de obras de ingeniería. Ejemplos de su uso se tiene en bases viales de autopistas, rutas o calles urbanas, pistas de aterrizaje, barreras de contención para enterramientos sanitarios o lagunas de estabilización, apoyos de plateas para fundación de edificios, losas industriales, entre otras aplicaciones. Las fallas en este tipo de construcciones pueden resultar en catástrofes ambientales, sociales y elevadas pérdidas económicas, por lo que resulta de gran importancia optimizar el diseño e incrementar la seguridad de este tipo de construcciones. Las obras con estas características involucran grandes volúmenes y/o superficies que requieren controles sistemáticos durante su desarrollo, a los fines de garantizar el cumplimiento de las propiedades de los materiales establecidos en la etapa de diseño. De esta forma, es necesario contar con ensayos de campo sencillos, confiables y eficientes que permitan identificar propiedades físicas, mecánicas e hidráulicas. Las geoestructuras generadas mediante la compactación del suelo próximo al sector de construcción pueden funcionar adecuadamente, con reducidos costos de material y transporte. Su estabilización puede ejecutarse en forma natural, o con la incorporación de agregados minerales como bentonita, cal o cemento. Estas incorporaciones mejoran las propiedades hidráulicas y mecánicas del material, optimizando el comportamiento requerido para la obra. Para establecer la forma en la que estos minerales modifican el comportamiento del suelo local compactado deben realizarse investigaciones especiales con los materiales involucrados. En el ámbito internacional existen numerosas investigaciones sobre comportamiento de suelos compactados, no obstante, si bien aportan antecedentes para la planificación de estudios locales, sus resultados no pueden trasladarse de manera directa. Las características propias del suelo local constituye la principal variable debido a la diversidad en las propiedades geotécnicas de cada Región. Esta investigación, se focaliza en el empleo de suelos limosos de la formación loéssica de la zona central de Argentina. Los suelos de la llanura cordobesa poseen comportamientos particulares, los cuales son contemplados en los diseños presentados como resutado de las investigaciones internacionales. Esta particularidad se relaciona con su inestabilidad, lo que los clasifica como suelos colapsables. Los resultados obtenidos en este trabajo podrán ser extendidos a una gran superficie de la Provincia de Córdoba y a la Región Pampeana en general, a los fines de establecer recomendaciones de diseño y construcción para la confección de Pliegos de Especificaciones Técnicas de diferentes tipos de obras públicas y privadas. El estudio contempla la ejecución de un plan experimental a escala de laboratorio y campo. Los materiales corresponden a suelo limosos puros, y diferentes agregados tales como bentonita, cal y cemento. Se planifican ensayos para evaluar el desempeño del material, a partir de la confección de muestras preparadas con diferentes condiciones de compactación (energía, humedad y método), y en forma de mezcla con los distintos tipos de agregados. Se realizarán ensayos de permeabilidad en celdas de pared rígida y flexible, junto a ensayos mecánicos de compresión confinada, simple y triaxial. Para el trabajo experimental de campo se prevé la ejecución de terraplenes de prueba instrumentados con tensiómetros e infiltrómetros para evaluar el comportamiento hidraúlico en el tiempo, junto con ensayos de penetración y plato de carga para la caracterización mecánica. En forma conjunta se propone el desarrollo de modelos numéricos de caracterización hidromecánica. Stabilized soils by compaction, produce materials technical and economic advantages in different types of engineering works. For example, road bases in highways, roads or city streets, containment barriers for sanitary landfill or stabilization ponds, foundation support of building, industrial flat, and other applications. Failures can result in environmental catastrophes, social, and economic loss, so it is important to optimize the design and increase the safety of such buildings. These works involve large surfaces that require systematic tests during construction, so it is necessary to have simple field tests, reliable and efficient to identify physical, mechanical and hydraulic properties. The geo-structures generated by local soil compaction have reduced material and transportation costs. Stabilization can be naturally, or with the addition of mineral aggregates as bentonite, lime and cement. These additions improve the hydraulic and mechanical properties of the material. So, special investigations should be conducted with the materials involved. There are many international studies on compacted soils behavior but their results can not be transferred directly due to the particularities of regional soils. For this research silty soils of central Argentina are the main focus. The soils of Córdoba plains are instability, so are classified as collapsible soils. The results obtained in this work may be extended to a large area of the Province of Cordoba and the Pampas region in general, in order to establish design and construction recommendations. The study includes laboratory and field tests. The materials are pure silty soil, and different aggregates such as bentonite, lime and cement. Tests are planned to evaluate the performance. Laboratory includes rigid and flexible wall cells, confined, triaxial and simple compression tests. For field experimental instrumented embankments will be constructed. A numerical hydromechanical model will be developed.