Catálogo de publicaciones

Tesis (Doctora en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2017

Los organismos vivos basan su fisiología en el uso de un conjunto de aminoácidos que es común a todos los seres vivos sobre la tierra. Los aminoácidos presentan dos posibles formas enantioméricas y por tanto todas las proteínas, enzimas, moléculas sintetizadas por células, y extendiendo así hasta generalizar a toda la fisiología de los seres vivos sobre la tierra se ha desarrollado en base a una de las formas isoméricas para cada especie. La introducción por parte del hombre de compuestos (alimentos, aditivos, fármacos, etc..) sintetizados por vía química, que dan como producto mezclas racémicas, genera la necesidad de separar, estudiar y controlar por separado cada uno de los enantiómeros producidos, dado que uno de ellos se metabolizará de una manera en los organismos vivos y el otro puede hacerlo de una manera diferente o directamente, no metabolizarse. En la década del '60 se produjo un suceso lamentable, de gran repercusión: el caso de la talidomida. Este fármaco se prescribía a las embarazadas como antiemético, pero luego de unos años de uso (1958-1963) se verificó un importante número de casos de malformaciones en los bebés y se prohibió. Hacia fines de los '70 se descubrió que esa droga, sintetizada químicamente como mezcla racémica, contenía una de las formas enantioméricas, la R-talidomida, que generaba el efecto deseado, mientras que la otra forma, la S-talidomida, resultaba teratogénica y generaba, durante la gestación, las malformaciones observadas en los recién nacidos. A partir de entonces se tomó conciencia de la importancia de controlar las formas enantioméricas de un compuesto quiral, lo cual generó todo un campo de investigación en las separaciones analíticas. Si bien este campo comenzó a tomar relevancia a principios de los '80 cobrando fuerza en los '90, aún hoy no existe un método, fase estacionaria o columna de uso general, con lo cual todo aporte que se pueda introducir en el tema resulta valioso. Dadas las similitudes en las propiedades físicas de las formas enantioméricas, la única manera de separar ambas formas es mediante una interacción selectiva de una de las formas con otra molécula de quiralidad definida, presente en la fase estacionaria o en la fase móvil. Debido a esto, el objetivo general planteado en el trabajo de tesis doctoral consistió en desarrollar herramientas para estudiar sistemas de asociación entre analitos y selectores quirales para su posterior utilización en la optimización de electroseparaciones enantioméricas. Para cumplir con el mismo se abordaron cuatro objetivos específicos:(I) Desarrollar un modelo teórico para estudiar el equilibrio de asociación analito-selector quiral involucrado en la separación mediante electroforesis capilar. Emplear dicho modelo para obtener constantes termodinámicas de asociación.(II) Desarrollar un método para optimizar la concentración de selector quiral para la separación simultánea de una mezcla compleja de analitos seleccionados como modelo.(III) Estudiar los mecanismos que contribuyen a la separación quiral mediante electroforesis capilar.(IV) Desarrollar métodos para fabricar columnas capilares particuladas de alta eficiencia.

Tesis (Doctora en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2020

El sustrato es un insumo para el sector florícola de gran interés en el Área metropolitana bonaerense (AMBA) y el suelo mineral es uno de los materiales más utilizado como componente. Sin embargo, por ser un recurso limitado y de variable calidad, es necesario buscar alternativas para disminuir su uso. Por este motivo esta tesis tiene como objetivo verificar la calidad de materiales disponibles en el AMBA para desarrollar sustratos sin suelo para el cultivo en maceta de plantas florales. Muestras de turba subtropical, pinocha y corteza de pino compostada, obtenidas mensualmente durante un año en tres empresas de la zona, fueron analizadas física y químicamente para determinar la variabilidad temporal de las propiedades. Se seleccionaron los materiales de menor variabilidad para formular siete sustratos que fueron analizados y comparados con un sustrato comercial y local. Posteriormente, fueron evaluados mediante el cultivo en maceta de plantas florales. Los resultados indicaron que la turba subtropical, la pinocha y la corteza de pino compostada son materiales viables para ser utilizados como componente de sustratos. La variación temporal de cada material fue disminuida cuando fueron procesados y la conductividad eléctrica fue una de las propiedades más variables. Todos los sustratos formulados produjeron plantines florales de calidad, pero se destacaron las mezclas con las siguientes proporciones de corteza de pino compostada, pinocha y turba subtropical: 1:1:1, 1:2:1, 1:2:2, 2:1:2 y 2:2:1. Estos sustratos se caracterizaron por tener una capacidad de retención de agua superior a 50% y una porosidad de aireación menor a 35%.

El sustrato es un insumo para el sector florícola de gran interés en el Área metropolitana bonaerense (AMBA) y el suelo mineral es uno de los materiales más utilizado como componente. Sin embargo, por ser un recurso limitado y de variable calidad, es necesario buscar alternativas para disminuir su uso. Por este motivo esta tesis tiene como objetivo verificar la calidad de materiales disponibles en el AMBA para desarrollar sustratos sin suelo para el cultivo en maceta de plantas florales. Muestras de turba subtropical, pinocha y corteza de pino compostada, obtenidas mensualmente durante un año en tres empresas de la zona, fueron analizadas física y químicamente para determinar la variabilidad temporal de las propiedades. Se seleccionaron los materiales de menor variabilidad para formular siete sustratos que fueron analizados y comparados con un sustrato comercial y local. Posteriormente, fueron evaluados mediante el cultivo en maceta de plantas florales. Los resultados indicaron que la turba subtropical, la pinocha y la corteza de pino compostada son materiales viables para ser utilizados como componente de sustratos. La variación temporal de cada material fue disminuida cuando fueron procesados y la conductividad eléctrica fue una de las propiedades más variables. Todos los sustratos formulados produjeron plantines florales de calidad, pero se destacaron las mezclas con las siguientes proporciones de corteza de pino compostada, pinocha y turba subtropical: 1:1:1, 1:2:1, 1:2:2, 2:1:2 y 2:2:1. Estos sustratos se caracterizaron por tener una capacidad de retención de agua superior a 50% y una porosidad de aireación menor a 35%.

Esta tesis trata fundamentalmente sobre el desarrollo de técnicas ópticas útiles en la determinación del tamaño de partículas tanto dieléctricas en el rango micrométrico como metálicas en el rango nanométrico. Dichas técnicas están basadas en el análisis espectroscópico de la radiación interactuante con el material particulado. Para el caso de partículas dieléctricas se implementó la llamada espectroscopía de retrodispersión, mientras que para partículas metálicas se recurre a la espectroscopía de resonancia de plasmones. Las propiedades de las nanopartículas se diferencian notablemente de su comportamiento como material volumétrico (bulk). La Ingeniería y la Física Aplicada están trabajando actualmente en forma interdisciplinaria para el estudio y desarrollo de materiales nanoestructurados con propiedades novedosas que puedan ser diseñados y funcionalizados para aplicaciones específicas. Se han obtenido resultados empleado la transformada de Fourier para la determinación de tamaño de partículas dieléctricas en suspensiones mono y multimodales resultando un método relativamente sencillo. El rango de tamaños de partículas abarcado ha sido desde el micrómetro hasta 60 micrómetros dependiendo la región del espectro electromagnético utilizada. Se discuten los principales mecanismos involucrados en la fabricación y fragmentación de partículas metálicas de oro utilizando pulsos láser ultracortos, algunos de ellos son: modificación del espectro irradiado debido a efectos no lineales en el medio donde se sumerge la muestra (parámetro de Keldish). y formación del espectro supercontinuo debido a efectos no lineales. Como métodos para funcionalización se presentan resultados empleando fluencia controlada. Se examinan los efectos del supercontinuo en el proceso de fragmentación aplicando fluencias bajas. El supercontinuo fue generado externamente en un cristal de zafiro y en agua. El cambio más grande fue obtenido para 0.855 J/cm² de fluencia aplicadas al agua, pues el pico del plasmón pasó a estar en 521 nm. respecto del pico de la solución inicial ubicado en 531 nm. También se han diseñado procedimientos para la funcionalización de partículas metálicas núcleo cubierta utilizando distintas fluencias. Se analiza la extinción óptica de las suspensiones coloidales de Nps de Ag generadas usando un amplio rango de fluencias (60 J/cm², 160 J/cm², 800 J/cm² y 1000 J/cm²) para caracterizar el tamaño del núcleo y espesores de la cubierta, observándose como resultado cambios en la posición del pico de extinción del plasmón de acuerdo a los distintos espesores de la cubierta. En estos casos para obtener la extinción se han utilizado expresiones de la aproximación electrostática para partículas Por último se han analizado reflectancias de films delgados.Se propone un nuevo método híbrido para medida de espesores en multicapas basado en las propiedades ópticas de la resonanacia de plasmones superficiales y del modo acoplado de guia de onda óptica.Por medio de la simulación de la reflectancia para sistemas multicapa constituidos por plata y óxido de plata se han obtenido parámetros caracteristicos que dependen sensiblemente de los espesores y en consecuencia hacen posible la medida.

Esta tesis trata fundamentalmente sobre el desarrollo de técnicas ópticas útiles en la determinación del tamaño de partículas tanto dieléctricas en el rango micrométrico como metálicas en el rango nanométrico. Dichas técnicas están basadas en el análisis espectroscópico de la radiación interactuante con el material particulado. Para el caso de partículas dieléctricas se implementó la llamada espectroscopía de retrodispersión, mientras que para partículas metálicas se recurre a la espectroscopía de resonancia de plasmones. Las propiedades de las nanopartículas se diferencian notablemente de su comportamiento como material volumétrico (bulk). La Ingeniería y la Física Aplicada están trabajando actualmente en forma interdisciplinaria para el estudio y desarrollo de materiales nanoestructurados con propiedades novedosas que puedan ser diseñados y funcionalizados para aplicaciones específicas. Se han obtenido resultados empleado la transformada de Fourier para la determinación de tamaño de partículas dieléctricas en suspensiones mono y multimodales resultando un método relativamente sencillo. El rango de tamaños de partículas abarcado ha sido desde el micrómetro hasta 60 micrómetros dependiendo la región del espectro electromagnético utilizada. Se discuten los principales mecanismos involucrados en la fabricación y fragmentación de partículas metálicas de oro utilizando pulsos láser ultracortos, algunos de ellos son: modificación del espectro irradiado debido a efectos no lineales en el medio donde se sumerge la muestra (parámetro de Keldish). y formación del espectro supercontinuo debido a efectos no lineales. Como métodos para funcionalización se presentan resultados empleando fluencia controlada. Se examinan los efectos del supercontinuo en el proceso de fragmentación aplicando fluencias bajas. El supercontinuo fue generado externamente en un cristal de zafiro y en agua. El cambio más grande fue obtenido para 0.855 J/cm² de fluencia aplicadas al agua, pues el pico del plasmón pasó a estar en 521 nm. respecto del pico de la solución inicial ubicado en 531 nm. También se han diseñado procedimientos para la funcionalización de partículas metálicas núcleo cubierta utilizando distintas fluencias. Se analiza la extinción óptica de las suspensiones coloidales de Nps de Ag generadas usando un amplio rango de fluencias (60 J/cm², 160 J/cm², 800 J/cm² y 1000 J/cm²) para caracterizar el tamaño del núcleo y espesores de la cubierta, observándose como resultado cambios en la posición del pico de extinción del plasmón de acuerdo a los distintos espesores de la cubierta. En estos casos para obtener la extinción se han utilizado expresiones de la aproximación electrostática para partículas Por último se han analizado reflectancias de films delgados.Se propone un nuevo método híbrido para medida de espesores en multicapas basado en las propiedades ópticas de la resonanacia de plasmones superficiales y del modo acoplado de guia de onda óptica.Por medio de la simulación de la reflectancia para sistemas multicapa constituidos por plata y óxido de plata se han obtenido parámetros caracteristicos que dependen sensiblemente de los espesores y en consecuencia hacen posible la medida.

Las imágenes por resonancia magnética (MRI por sus siglas en inglés) se han constituido como una tecnología que permite estudiar múltiples características de los tejidos in-vivo. En el estudio del cerebro, permiten describir la anatomía, la bioquímica y los cambios metabólicos a lo largo del tiempo. Sin embargo, actualmente no es posible integrar esta información multi-dominio de una forma sistemática, y lo que es más importante, con herramientas que permitan usar esa integración de una forma cuantitativa. Es por ello, que esta tesis presenta el desarrollo y estudio de numerosas técnicas de procesamiento de neuroimágenes para lograr tecnologías robustas que puedan asistir en el diagnóstico y seguimiento de enfermedades neurodegenerativas. Primeramente, se presentan la bases conceptuales para la comprensión de los estudios realizados. Posteriormente, se presentan los desarrollos metodológicos en el procesamiento avanzado de neuroimágenes, a través de los cuales es posible extraer información cuantitativa de las imágenes sin la intervención de un operador. Se presenta un trabajo realizado como introducción a la temática en el cual se logró la eliminación de los tejidos extra-cerebrales en las neuroimágenes y se comparó con otros algoritmos disponibles para resolver ese proceso. Luego, se exponen desarrollos en las tres principales modalidades con las que se ha trabajado, específicamente la imagen estructural (3D T1), imágenes ponderadas por difusión (DWI) e imágenes funcionales (fMRI). Estos desarrollos incluyen la segmentación automatizada de estructuras anátomo-funcionales a través de operaciones basadas en vóxeles y superficies deformables; la extracción de información de la disposición de tractos a partir de las DWI con un especial énfasis en el preprocesamiento para obtener resultados confiables; y dos pipelines para fMRI (uno para el paradigma por bloques y otro para fMRI en reposo) para estudiar la organización funcional del cerebro. Los métodos desarrollados permiten la integración multimodal en el espacio nativo, es decir, utilizando como base de referencia el cerebro del propio sujeto en estudio y no un atlas promedio como la mayoría de las técnicas existentes. En este contexto, se utiliza la segmentación estructural para referenciar los resultados obtenidos a estructuras anatómicas y funcionales comunes entre sujetos, permitiéndose así el estudio tanto individual como de grupos. Posteriormente se presentan diferentes investigaciones, en las cuales este marco metodológico ha sido utilizado para resolver problemas y/o responder preguntas actuales en las neurociencias. A partir de ello se presentan: i) un trabajo sobre el uso de Análisis de Componentes Independientes en fMRI en reposo y la detección automática de redes de conectividad funcional; ii) un estudio de reproducibilidad en conectividad funcional y de cómo, mediante la aplicación de un modelo biofísico, se pueden generar métricas altamente consistentes; iii) se presentan dos trabajos sobre el estudio de la neuroanatomía mediante métodos automatizados en sujetos sanos, estudiando los patrones XI XII de normalidad a lo largo de la vida y también utilizando estos descriptores neuroanatómicos para la detección de la Enfermedad de Alzheimer en el marco de una competencia internacional; y iv) se muestra, en un trabajo realizado en colaboración internacional con tres clínicas especializadas en la detección de demencias, cómo las métricas neuroanatómicas y funcionales pueden ser utilizadas de forma combinada en el diagnóstico de demencia frontotemporal. Finalmente, se presentan conclusiones y proyecciones, haciéndose un balance del recorrido realizado durante el desarrollo de la tesis. Luego se describen proyectos en marcha, que profundizan los estudios presentados, los cuales incluyen (1) mejorar el diagnóstico y detectar el estadío funcional en enfermedades neurodegenerativas, (2) ampliar su uso para la obtención de medidas en múltiples escalas espaciales y (3) aplicar las técnicas en el diagnóstico diferencial, es decir, para diferenciar entre distintas patologías con presentaciones clínicas similares.

Los canales iónicos son proteínas multiméricas que regulan el pasaje de iones a través de la membrana celular acoplando su funcionamiento a factores externos como el voltaje de membrana y/o presencia de ligandos específicos. Sus dinámicas de cambio de estado pueden ser descriptas cuantitativamente en términos de un proceso de Markov, aleatorio y sin memoria. Las constantes cinéticas de estos procesos pueden ser obtenidas, a partir de resultados experimentales, con la estimación de la máxima verosimilitud (EMV), empleando el algoritmo recursivo de cadenas ocultas de Markov. En el caso particular de los canales activados por ligando se han postulado estados parciales de energía intermedia (FLIP-STATE), para explicar retardos durante la activación del receptor. Para dilucidar si la existencia de estos estados es una propiedad del receptor o de cada una de las subunidades es necesario poder realizar aplicaciones de agonista aún más breves que las del estado de arte (0.2 ms). Por tal motivo en esta tesis se presenta la creación de un método que permite realizar aplicaciones discretas de agonista ultra-rápidas (20 μs), sobre una preparación de outside-out patch clamp, marcando una mejora sustancial de 10- 50 veces comparado con el estado del arte actual y a los dispositivos comerciales, respectivamente. Se analizó el rango de condiciones en el que esta técnica puede s er empleada y se realizaron modificaciones para generar aplicaciones arbitrarias del agonista maximizando la información cinética obtenida por experimento. Por último, se realizó un análisis teórico, bajo la óptica de la estadística Bayesiana, de la respuesta de canales a aplicaciones ultra-cortas de agonista. Empleando esta técnica y método de análisis puede discriminarse entre modelos que ajustan igualmente los datos experimentales.

La problemática de eutrofización de lagunas pampeanas se comprende en el marco de las dinámicas propias de lagos poco profundos donde los estados tróficos de las lagunas eutrofizadas, que varían entre eutróficos-hipereutróficos desencadenan estados turbios característicos de las lagunas. Así como los niveles tróficos menores, es decir, las lagunas en su estado natural o recuperado, corresponden a estados claros. Existe un común denominador en la problemática de eutrofización de los cuerpos de agua, que son los niveles excesivos de nutrientes, en particular el fósforo. Las lagunas pampeanas, en función de sus características particulares incorporan otra variable de gran importancia que es la turbidez, y que sintetiza el conjunto de factores que hacen a la problemática, tanto el contenido de nutrientes (en estado particulado), como las propiedades fóticas que no permiten al ecosistema recuperar la diversidad biótica necesaria para recuperarse en estados claros permanentes. En este sentido, en el capítulo 1 se profundiza en los diversos antecedentes de la problemática de eutrofización en cuerpos de agua en general y en lagunas pampeanas en particular. Además se desarrollan las distintas alternativas o metodologías existentes para abordar la problemática y en base a las mismas se desarrolla una estrategia de abordaje para lagunas pampeanas en base a tecnologías basadas en la remoción de fósforo, y turbidez, usando FeCl3. En el capítulo 2 se profundiza en el estudio de los procesos de remoción de fósforo soluble (ortofosfato) en concentraciones ambientales con FeCl3, proceso de alta complejidad y ampliamente estudiado para el tratamiento de efluentes principalmente (concentraciones de fósforo superiores a las ambientales) y con diversidad de consideraciones y resultados respecto de las variables, condiciones y procesos que gobiernan la remoción, que resultó necesario profundizar y esclarecer para nuestro sistema. En el capítulo 3 y 4 se caracteriza, prueba y optimiza el sistema tecnológico construido a escala en la laguna del Zoológico de La Plata a fin de lograr que funcione durante tiempos que adquieran sentido para el proceso de recuperación de una laguna. Es así que en el capítulo 5 se desarrolla la implementación del sistema optimizado a fin de identificar los efectos del mismo en la laguna. En el desarrollo de la presente tesis se consideran las siguientes hipótesis: - Existe una matriz tecnológica ampliamente probada y utilizada a partir de la cual se pueden desarrollar sistemas simples y económicos de remoción de fósforo y turbidez para recuperación de lagunas pampeanas eutrofizadas. - Es posible la implementación de tecnologías de coagulación/floculación a partir de la refuncionalización de materiales y equipos fácilmente disponibles en el mercado. - La remoción de fósforo soluble (ortofosfato) con FeCl3, a concentraciones ambientales de fósforo, tiene comportamientos que la distinguen de la remoción a concentraciones altas de fósforo en medios complejos como los efluentes. - La implementación del SHR conduce a una reducción de fósforo total y turbidez con efectos a corto plazo en zonas localizadas en torno al vertido. Como conclusión, se logra concretar las etapas de desarrollo tecnológico desde la revisión profunda y crítica del marco conceptual de remoción de fósforo con FeCl3 aportando un enfoque conceptual novedoso en base a una propuesta experimental y resultados que lo sustentan. Se logra construir e implementar un sistema de recuperación de lagunas pampeanas en base a criterios de factibilidad constructiva (económica y sociotécnica), sustentando su optimización sobre la práctica en base a una propuestas inicial diversificada que garantiza un funcionamiento global adecuado, y permite avanzar en su optimización en base a las dificultades prácticas observadas. El sistema optimizado resulta efectivo para producir un efluente limpio, que impacta en la reducción de niveles de fósforo y turbidez en el agua de la laguna, removiéndolos del ecosistema, y permitiendo su gestión, disposición final y alternativamente su aprovechamiento.