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Los patrones espaciales y las variaciones en el tiempo de las concentraciones de sustancias peligrosas, junto a los efectos potenciales sobre la población subyacente, son necesarios para ayudar a la planificación y respuesta en una emergencia. A tal fin, resultan de suma importancia tanto los modelos que predicen el transporte y la dispersión de sustancias peligrosas, como los que estiman los efectos potenciales experimentados por la población expuesta. En conjunto, pueden constituir una poderosa herramienta para estimar las regiones vulnerables y evaluar los potenciales impactos en las poblaciones afectadas. El desarrollo de metodologías y de modelos, de aplicación directa al contexto en que vivimos, permiten acceder a una representación más clara del escenario de riesgo y consecuentemente disponer de las herramientas adecuadas para una respuesta óptima. A través del desarrollo del modelo de exposición DDC (Damage Differential Coupling) en esta tesis, se ha logrado optimizar cuali y cuantitativamente, la estimación de la población afectada por una nube tóxica debido a su capacidad para acoplarse a cualquier modelo atmosférico de dispersión de contaminantes que disponga de una salida de datos en forma temporal. De este modo, DDC analiza los diferentes perfiles de concentración (salida del modelo de transporte) y los asocia con alguna concentración de referencia de alerta (LOC) para así identificar las áreas de riesgo. El análisis de dos escenarios, Chicago-USA y Pilar-ARGENTINA, a través del acoplamiento de DDC con diferentes modelos de transporte, deja en manifiesto en esta tesis la estrecha relación que existe entre un resultado representativo y el tiempo de ejecución de los modelos. Del mismo modo, queda en evidencia la necesidad de contar con la evolución temporal de la nube tóxica y de las regiones de afectación para la adecuada toma decisiones en la planificación y respuesta a la emergencia.

El objetivo general del presente trabajo está centrado en el análisis de modelos simples que, sobre la base de un número mínimo de etapas, describan la técnica UV/H₂O₂ y permitan inferir condiciones óptimas de operación . Entre los objetivos específicos encarados podemos mencionar: el estudio de contaminantes de origen industrial y declarados como peligrosos o capaces de inducir daños sobre los seres vivos, que por su naturaleza química puedan servir de sustratos adecuados para validar las hipótesis planteadas. La búsqueda de condiciones de eficiencia máxima en el marco de la técnica UV/H₂O₂. El desarrollo de herramientas de cálculo para resolver sistemas complejos. La metodología desarrollada ha permitido obtener nuevos resultados relacionados con el comportamiento del mismo a otras temperaturas, siendo éste uno de los aspectos más relevantes del presente trabajo.

Los fenómenos fotofísicos y fotoquímicos son la base irrefutable para la supervivencia de los organismos en nuestro planeta siendo la fotosíntesis el ejemplo biológico por excelencia, gracias a su eficiencia en la conversión de energía solar en energía química y siendo el principal enlace entre el sol y las necesidades energéticas del mundo viviente. Pero el papel vital que juega la luz en las ciencias biológicas y de materiales no necesita mayor énfasis ya que el valor de la energía solar nunca había sido más evidente para el hombre que en los tiempos actuales. Partiendo de lo anterior, se ha visto en las últimas décadas la gran atención enfocada sobre la fotosíntesis artificial, cuyo principal objetivo es sintetizar complejos que sigan los principios de la naturaleza para poder ser explotados en sus propiedades para un sinfín de aplicaciones; sobresaliendo entre ellas la producción de energía idealmente iniciada desde fuentes renovables y procesos sostenibles. Y es que este camino no ha sido corto, pues remitiéndonos unos siglos atrás, Scheele, en 1777, y hasta ahora considerado descubridor de los efectos de la luz en sustancias puras, observa el oscurecimiento de los haluros de plata con la luz del sol, Trommsdorff en 1834, por el lado de la química orgánica, describe la primera reacción fotoquímica observada de la santonina, cuyo color cambia por efecto de la luz. Aún así, a finales del siglo XIX los estudios fotoquímicos todavía ocupaban solo una discreta parte en el desarrollo de la química; solo se conocía un número limitado de reacciones y la única fuente de luz empleada era el sol. Podría decirse que la teoría de la fotoquímica no empieza sino hasta 1900 con la ley de Planck. A partir de esto, las contribuciones relevantes a los fundamentos teóricos por parte de Einstein, Lewis, Stern, Volmer, Franck, Condon, Jablonski, Hammond, Woodward y Hoffmann han permitido importantes avances, revolucionando el conocimiento científico e impulsando nuestra comprensión sobre diferentes fenómenos a nivel atómico, subatómico y molecular. Así, la meta actual no radica solamente en descubrir nuevas reacciones fotoquímicas, sino también en el estudio de los mecanismos y procesos que intervienen en estas, apoyándose también, en muchos casos, en la química computacional. Dentro de este contexto, el reciente interés por la fotofísica y la fotoquímica de moléculas con estados electrónicos excitados de vida relativamente larga se ha acentuado gracias a avances en diferentes campos de la ciencia como el desarrollo de dispositivos lógicos moleculares, solo por mencionar alguno. Estas moléculas fotoquímicamente estables podrían actuar como fotosensibilizadores o donores/aceptores de energía electrónica cuando sean incorporados a sistemas poliméricos o supramoleculares. El valor potencial de incorporar estas especies en dispositivos moleculares asciende a medida que incrementa su estabilidad y tiempos de vida del estado excitado. De esta manera, desde hace unas tres décadas se viene dedicando gran esfuerzo en el estudio de los complejos tricarbonílicos de renio(I) diimina, debido en gran parte a que son complejos químicamente muy robustos y de sínstesis relativamente sencilla. El comportamiento fotofísico de los mismos es excepcionalmente diverso y muy dependiente de la naturaleza de sus estados excitados de menor energía, debido a que las características de estos pueden ser fácilmente modificadas por variación de grupos sustituyentes tanto en los ligandos diimina como en ligandos auxiliares. Por todo lo anteriormente expuesto, estos complejos pueden ser usados fácilmente como fotosensibilizadores. Esta tesis pretende hacer un aporte en esta área de la química y, precisamente, en los procesos relacionados con especies supramoleculares donde los complejos tricarbonílicos de renio(I) son protagonistas, para lo cual es importante entender en primera instancia las propiedades fundamentales de los diferentes componentes de la especie supramolecular. Es por esto que se traerán a colación conceptos de la química de coordinación y de los diferentes caminos fotofísicos presentes en complejos de metales de transición como soporte para dilucidar las propiedades de los complejos de renio evaluados y su interacción con proteínas de transporte.

En el presente trabajo se estudiarán principalmente aspectos de la fotofísica en solución acuosa de varios compuestos pertenecientes a la familia de las pterinas. Adicionalmente, en el marco de esta tesis se investigarán las propiedades fotosensibilizadoras de las pterinas sobre el ácido desoxirribonucleico (ADN). El objetivo principal de este trabajo de tesis es aportar información sobre las propiedades fotofísicas y fotosensibilizadoras de seis derivados pterínicos en solución acuosa al ser irradiados con luz de tipo UV-A (320 400 nm). Los seis compuestos estudiados son los siguientes: pterina, 6-formilpterina, 6-carboxipterina, biopterina, neopterina y ácido fólico.

Este trabajo de tesis doctoral trata fundamentalmente sobre la fotoquímica del ácido fólico y de aquellas pterinas que resultan de su degradación fotoquímica, particularmente 6-formilpterina y 6-carboxipterina.