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Los receptores GABAA son canales iónicos activados por ligandos y funcionan como los principales mediadores de la inhibición en el sistema nervioso central de mamíferos. Están formados por cinco subunidades dispuestas alrededor de un poro central conductor de iones. Cada combinación de subunidades presenta una función y localización determinada, de las cuales el subtipo α1β2γ2 es el más abundante en el ser humano. Los receptores GABAA intervienen en una miríada de procesos neurológicos y su desregulación genera las denominadas canalopatías. Por lo cual, el estudio de estos sistemas es indispensable para el desarrollo de fármacos y de tratamientos para mejorar la calidad de vida. En este trabajo de tesis se propone el estudio in silico del receptor GABAA α1β2γ2 mediante el empleo de técnicas de bioinformática y biofísica computacional, que incluyen simulaciones de docking molecular, dinámica molecular y técnicas de muestreo avanzado. Se desarrolló un modelo por homologia del receptor empleando el receptor GABAA homopentámero de subunidades β3. El modelo fue validado a través de un cuidadoso análisis de su estereoquímica y su estabilidad mediante simulaciones de dinámica molecular. A continuación, se realizó un exhaustivo análisis de la unión de compuestos a dos sitios de unión en el dominio extracelular del modelo: el sitio ortostérico (donde se unen los ligandos que actúan directamente sobre la activación del canal) y el sitio de unión de gran afinidad de las benzodiazepinas (moduladores alostéricos). Los modos de unión encontrados fueron contrastados con información experimental disponible y se halló muy buena concordancia. El trabajo finalizó con el primer estudio computacional sobre la interacción putativa entre este receptor y la proteína DBI y fragmentos peptídicos derivados de su digestión. Este análisis permitió elaborar, por primera vez, una hipótesis respecto a los residuos involucrados en la interacción.

Las agrupaciones estelares jóvenes han sido objetos reconocidos desde hace tiempo como laboratorios ideales para la investigación astrofísica. Ellas constituyen una muestra significativa de estrellas que comparten un origen común, ya que fueron formadas de manera casi simultánea de la misma nube molecular. Por lo tanto, se trata de estrellas de aproximadamente la misma edad y composición química, que abarcan un rango amplio de masas, y se encuentran esparcidas en un volumen relativamente pequeño del espacio. Estos grupos son objetos intrínsecamente brillantes, por lo tanto conforman importantes trazadores de formación estelar activa o reciente, así como también de la estructura espiral en los discos galácticos. Por otra parte, la comparación de las propiedades de estos sistemas en galaxias con distintas características, como son su composición química, morfología, condiciones dinámicas y cinemáticas, etc., nos ayudan a comprender mejor los procesos que gobiernan la formación estelar. En esta Tesis hemos realizado un análisis detallado de la población estelar joven perteneciente a cuatro galaxias cercanas: NGC 300, NGC 247, NGC 253 y NGC 2403. Como resultado del mismo se construyeron catálogos conteniendo las características fundamentales de cientos de agrupaciones estelares por cada galaxia. Hemos estudiado la distribución espacial de esta población estelar joven, encontrando coincidencias con regiones HII y diversas estructuras galácticas. También, se ha notado que esta población estelar se encuentra distribuida en una forma jerárquica en la que las estructuras más grandes y diluidas parecen contener a otras más pequeñas y densas. Este estudio está basado en imágenes de excelente resolución obtenidas con la cámara ACS/WFC del Telescopio Espacial Hubble, y en la aplicación de métodos sistemáticos y objetivos que nos permitieron obtener resultados homogéneos (tamaños, densidades, pendientes para las funciones de masa y luminosidad, etc) para las miles de agrupaciones estudiadas. De esta forma, se han podido comparar los resultados obtenidos en las distintas galaxias observando sus principales diferencias y similitudes.

Con la intención de contribuir a un mejor entendimiento de la estructura atómica local en aleaciones del tipo MT-MT, en este trabajo de tesis se realiza un estudio, mediante la aplicación de la técnica TDPAC, sobre aleaciones amorfas Hf_1-x Cu_x (x=0.33, 0.44, 0.50, 0.59) y sus contrapartes cristalinas. Muy pocos trabajos han sido publicados sobre este sistema. El objetivo general de este trabajo es analizar el orden local en estas aleaciones, su evolución con tratamientos térmicos (relajación y cristalización) y su variación con la composición. En primer término, dado que, como ya se ha mencionado, la técnica TDPAC provee información sobre la distribución angular de cargas en torno del átomo sonda, es posible distinguir entre los varios modelos estructurales (DRPHS y SRO) que describen el orden local en aleaciones amorfas. Como estas aleaciones amorfizan en un amplio rango de concentraciones resultan adecuadas para un análisis de la evolución del orden local al variar la composición. El otro aspecto interesante de estudio, es la transformación de las aleaciones amorfas a fases de equilibrio estables y metaestables a través de sucesivos tratamientos térmicos, analizando la evolución de las configuraciones locales durante dichos tratamientos y las cinéticas de transformación.

Las estrellas más masivas y luminosas, de tipo espectral O, son objetos poco frecuentes tanto en nuestra y otras galaxias. Dada su gran luminosidad, son objetos detectables en galaxias cercanas y por lo tanto es posible encarar su estudio en forma individual. Para poder abordar los problemas astrofísicos vinculados a las estrellas de gran masa en otras galaxias (y por ende en regiones con diferentes abundancias químicas), es muy importante, como primer paso, determinar las propiedades fundamentales de estos objetos en la Vía Láctea. La masa es una de esas propiedades fundamentales, y es la que determina la evolución de una estrella. Para confrontar modelos de evolución estelar con datos observacionales, se necesitan valores empíricos confiables, en especial de masas y radios estelares. Este tipo de datos todavía es muy escaso para las estrellas más masivas, y para estimarlos, hacen falta estudios de sistemas binarios espectroscópicos eclipsantes. Pero en nuestra galaxia sólo se conocen menos de una decena de estas binarias, cuyas componentes no hayan evolucionado más allá de la secuencia principal. Por ello, esta tesis consiste en un estudio de cuatro binarias eclipsantes de gran masa con componentes de tipo O en la secuencia principal: LS 1135, FO 15, CPD-59 2603 y CPD-59 2635. Presentamos nuevas curvas de luz y, junto con los datos de velocidades radiales obtenidos de la literatura, generamos modelos numéricos con el código de Wilson-Devinney, para determinar sus parámetros fundamentales como masa, radio, luminosidad, distancia, etc. La determinación de los parámetros fundamentales de estas cuatro binarias eclipsantes de tipo O, aumenta significativamente el número de estos sistemas con parámetros físicos empíricamente determinados. Reafirmamos que tres de estas binarias (FO 15, CPD -59 2603, CPD -59 2635) se encuentran en el joven cúmulo abierto Trumpler 16, en la Gran Nebulosa de Carina, que constituye uno de los más destacados complejos de formación estelar activa de nuestra galaxia, y que en estos tres sistemas, los radios estelares, y por lo tanto también las luminosidades, son más pequeños que los de las estrellas "normales" tipo O, pero similares a las estrellas tipo O de la ZAMS. Esto también estaría de acuerdo con la pertenencia de estos objetos a la Gran Nebulosa de Carina, y sería la primer evidencia de que las estrellas jóvenes de la ZAMS, son más pequeñas y menos luminosas.

En esta tesis se ha estudiado en forma teórica la adsorción de diferentes moléculas sobre la superficie (111) de la aleación PtCo, la cual se utiliza como electrodo en celdas de combustible entre otros fines catalíticos. La adsorción de benceno es analizada para estudiar la estabilidad, reactividad y las propiedades físicas, química y magnéticas de la superficie. Luego, en una segunda instancia se estudió la adsorción de metanol sobre la mencionada superficie. Todos los cálculos fueron realizados a nivel de Primeros Principios mecánico cuánticos basados en Teoría del Funcional de la Densidad. Se determinó la geometría del benceno adsorbido y los resultados teóricos se compararon con datos experimentales. Se calcularon las poblaciones de solapamiento de los enlaces C-H, C-C y adsorbato-metal, las densidades de estado y las frecuencias de vibración. En el caso de la co-adsorción con CO, los resultados obtenidos permiten explicar como es la interacción entre las moléculas co-adsorbidas y el orden secuencial de la misma. En el caso del metanol, después de determinar la geometría de adsorción, se realizó la corrección energética proporcionada por las fuerzas de interacción de van der Waals ya que esta molécula se adsorbe débilmente a la superficie. Luego, se computaron las poblaciones de solapamiento y los ordenes de enlace de C-H, C-C, O-H y adsorbato-metal, como así también las densidades de estado y las frecuencias de vibración. En todos los casos los procesos de adsorción resultaron favorables. Las frecuencias de vibración calculadas para las moléculas de benceno y metanol adsorbidas muestran un corrimiento al rojo con respecto a las mismas en la fase gaseosa.

Se estudiaron propiedades magnéticas, elásticas y eléctricas de compositos magneto-elásticos estructurados. Los mismos están formados por dispersiones de material inorgánico magnético en una matriz orgánica elastómera, preparando el composito en presencia de un campo magnético uniforme. Como material inorgánico se utilizaron agregados formados por nanopartículas magnéticas sobre las cuales se redujo plata metálica, los cuales son simultáneamente magnéticos y conductores eléctricos. El hecho de que sean magnéticos permite alinearlos dentro del medio orgánico fluido cuando se aplica el campo magnético. Este proceso se realiza juntamente con el curado térmico o la evaporación del solvente. La preparación en presencia de campo magnético, mientras la matriz es aún fluida, induce la agregación del material inorgánico en estructuras de tipo cadenas, que se ubican una tras otra en la dirección del campo. Los compositos así obtenidos son magnéticos, conductores de la electricidad y elásticos (pues las matrices utilizadas son polímeros elastómeros). Dichas propiedades son anisotrópicas, pues el sistema está estructurado. Las condiciones de preparación, concentración y naturaleza de las partículas, condiciones de curado y tipo de polímero fueron variadas para obtener compositos con distintas propiedades. La tesis comprendió la síntesis y caracterización de nanopartículas de magnetita y ferritas de cobalto (5-15 nm). El paso posterior consistió en obtener agregados de dichas nanopartículas y plata (Ag) por reducción de Ag+ sobre las nanopartículas obtenidas. De esta forma se obtuvieron micro agregados (1-5 μm) que resultaron conductores óhmicos y magnéticos. Se emplearon distintas técnicas de caracterización química, morfológica, magnética y eléctrica, entre ellas DRX, SAXS, SEM, EDS, TEM, Espectroscopía Mossbauer, VSM, SQUID, FMR, STM, potenciometría, etc. Se utilizaron dos tipos de elastómeros: poli-dimetil-siloxano (PDMS) con distinto grado de entrecruzamiento y goma de estireno-butadieno (SBR, por sus siglas en inglés). En el caso de PDMS se obtuvieron cortes milimétricos cuya superficie se puede mecanizar para obtener conductividad a través de los cortes. El curado térmico con las micropartículas incluidas se realizó en moldes rotantes ubicados entre los polos de un electroimán. En el caso de SBR se obtuvieron películas de 100-150 μm utilizando un dispositivo especialmente diseñado. Los compositos se caracterizaron por FTIR, TGA, RMN, DSC, curvas deformación-tensión, profilometría, etc. Se estudiaron las propiedades de magnetoresistencia y piezoresistencia de los compositos obtenidos, analizando la variación de la conductancia eléctrica con campos magnéticos externos (magnetoresistencia) y con tensiones mecánicas aplicadas (piezoresistencia). Siempre se observó aumentó de la conducción eléctrica al aplicar dichos campos en la dirección de las cadenas formadas en el material. La reversibilidad de las respuestas obtenidas es dependiente del tipo de partícula magnética empleada (superparamagnéticas o ferromagnéticas). Estos aspectos, fundamentales para el diseño de sensores piezo y/o magneto resistivos, son discutidos en la presente tesis.

El objeto de la tesis es el estudio de la ubicación y la dinámica del hidrógeno en compuestos intermetálicos. La absorción del hidrógeno induce una variedad de fenómenos sobre el compuesto, como la expansión del parámetro de red y la alteración de los campos eléctricos y magnéticos en sitios de la red huésped. Ciertos intermetálicos presentan la propiedad de absorber grandes cantidades de hidrógeno, en particular el Hf₂FeH_x, puede alcanzar la composición x=5. Además el sistema Hf-Fe presenta la oportunidad de ser objeto de medidas mediante el uso simultáneo de dos técnicas hiperfinas: las correlaciones angulares perturbadas (CAP) y espectroscopia Mössbauer (EM), haciendo uso de las sondas ¹⁸¹Hf y ⁵⁷Fe respectivamente. Así se puede medir la evolución de los parámetros hiperfinos con la hidrogenación. Como técnicas complementarias se utilizan la difracción de rayos X (DRX) y la aniquilación de positrones (AP) en la modalidad de determinación de tiempos de vida. Los compuestos estudiados son Hf₂Fe y HfFe₂ y Hf₂Co. Estos se caracterizan antes y después de ser hidrogenados. Las mediciones se realizan en función de la concentración de H absorbida. Nuestros experimentos confirman que el H no se disuelve en el HfFe₂, a pesar de esto se estudia cuáles son las fases de Laves presentes en este compuesto. La caracterización implica la determinación mediante CAP de los campos magnéticos hiperfinos y el análisis de la información de DRX que complementa la información hiperfina, ayudando en la identificación de las fases. También se analiza la existencia de fallas de apilamiento y su influencia sobre los resultados obtenidos. Sobre el Hf₂Fe y sus hidruros se realizan medidas de DRX que permiten conocer la variación del parámetro de red en función del contenido de hidrógeno. Los resultados de los espectros EM se discuten aplicando distintos modelos (Miedema, Ingalls). La variación de las interacciones cuadrupolares eléctricas medidas por CAP en función del contenido de hidrógeno y de la temperatura se contrastan con cálculos de gradiente de campo eléctrico utilizando un modelo que supone a los átomos de la red como cargas puntuales. La técnica AP se aplicó al estudio de II en intermetálicos a fin de explorar la evolución de la vida media de los positrones con el contenido de hidrógeno, siendo ésta una aplicación novedosa de la AP. El compuesto fue estudiado sólo a bajas concentraciones de hidrógeno, ya que al absorber más de un átomo por fórmula unidad el compuesto decrepita. El Hf₂Co junto con el Hf₂Fe pertenecen a un grupo de compuestos isomorfos cuya estructura permanece con las hidrogenaciones. Los hidruros del Hf₂Co también son objeto de la investigación con la técnica EM. El trabajo se completa realizando cálculos de gradiente de campo eléctrico mediante el modelo de cargas puntuales y haciendo estimaciones de corrimiento isomérico utilizando distintas aproximaciones.

En las últimas décadas, la espectroscopia de correlación de fluorescencia (FCS) se convirtió en un grupo de técnicas ampliamente usadas para estudiar la dinámica de moléculas en sistemas de diversa complejidad. Estas técnicas son mínimamente invasivas y permiten determinar con alta resolución espacio-temporal coeficientes de difusión, constantes cinéticas e interacciones moleculares tanto in vivo como in vitro. En este trabajo de tesis, desarrollamos una combinación de métodos de FCS y simulaciones computacionales para comprender procesos difusivos en sistemas complejos. Las herramientas y conocimientos obtenidos fueron aplicados al estudio de la dinámica de factores de transcripción en embriones tempranos de ratón y al estudio de la difusión en sistemas porosos ordenados. Una pregunta muy importante en el campo de desarrollo embrionario es en qué momento del desarrollo las células que componen el embrión de mamíferos comienzan a ser diferentes entre sí y cómo estas diferencias influencian el destino de las células hijas. Para responder esta pregunta, utilizamos FCS y caracterizamos la dinámica de ciertos factores de transcripción (i.e. Sox2, Oct4 y Cdx2) en el núcleo de las células de embriones tempranos de ratón. Además, para interpretar los resultados obtenidos desarrollamos FERNET (Fluorescence Emission Recipes and NumErical routines Toolkit), una herramienta que permite simular experimentos de FCS en escenarios más complejos y realistas. Nuestro análisis permitió determinar que los datos de FCS pueden ser interpretados por un modelo que considera que los factores de transcripción difunden en el núcleo celular e interactúan con dos poblaciones de sitios en la cromatina, con distintos tiempos de interacción. Estos estudios permitieron determinar que cuando el embrión está formado por tan sólo por cuatro células ya existen diferencias en la interacción de Sox2 con el ADN, las cuales se correlacionarían con el linaje final de la progenie celular. En una segunda etapa, exploramos la difusión de sondas fluorescentes en films de óxidos mesoporosos, materiales sumamente relevantes por sus posibles aplicaciones como sensores, catalizadores, y para la adsorción de gases. A diferencia del escenario anterior, en este caso el sistema es altamente restringido y la geometría es estática. Nuestros estudios permitieron caracterizar la influencia de ciertas propiedades del film (i.e. tamaño de poros y cuellos) en la difusión de una sonda fluorescente. Con el fin de comprender las tendencias observadas en los experimentos realizamos simulaciones estocásticas en sistemas periódicos con potenciales simples.

En la actualidad grandes compañías de fabricación de automóviles, se encuentran realizando diversas investigaciones sobre la utilización de mezclas de H2 y gas natural comprimido (GNC) como combustibles en motores de combustión interna (CI). Esta innovación no requiere grandes modificaciones en los motores, sino solamente una evolución basada sobre la tecnología del GNC ya existente. A fin de lograr a largo plazo una tecnología adecuada para el uso masivo de hidrógeno en vehículos de transporte público se plantea, en la transición, el uso del combustible gaseoso híbrido mencionado. Esta implementación requiere el estudio de varios aspectos, a saber la concentración óptima de la mezcla, naturaleza de los productos de combustión en relación a la contaminación ambiental, la respuesta del motor a posible inestabilidad en la explosión, etc. Otro aspecto importante considerado fue que el agregado de hidrógeno al GNC podría producir un incremento en el deterioro de los materiales que constituyen un motor. Así, con el objetivo de estudiar el posible daño por hidrógeno de las aleaciones que conforman las distintas piezas de un motor CI, se ha modificado uno de un único cilindro, a fin de poder introducir y retirar muestras de dichas aleaciones del seno de la cámara de combustión. Este sistema podría, a su vez, ser utilizado para investigar nuevos materiales en condiciones de trabajo del motor para futuras aplicaciones. Los estudios del comportamiento de los materiales fueron realizados mediante dos procedimientos diferentes, bajo atmósfera de metano (CH4) e H2 en el motor CI en funcionamiento normal y tratamientos térmicos contralados bajo atmósfera de hidrógeno en un sistema de laboratorio. Para evaluar la posibilidad de que el hidrógeno tuviera chance de interactuar con las muestras investigadas antes de su combustión, se utilizaron, en el seno del motor, muestras de paladio como sensores durante la combustión de la mezcla dado que es bien sabido que el paladio puede absorber rápidamente grandes cantidades de hidrógeno. A la vez, en el sistema de hidrogenación de laboratorio se inició un estudio de ciclos de absorción y desorción de H sobre láminas de Pd, los que dan lugar a una serie de cambios en las propiedades físicas del Pd. Como estudio complementario se realizó el modelado del comportamiento de los procesos cíclicos de absorción-desorción, proponiendo una explicación de los fenómenos observados. Este estudio de ciclos continuos de absorción-desorción en el sistema Pd-H bajo distintas condiciones termodinámicas conforma también una parte importante de este Trabajo de Tesis.

En la presente Tesis se intenta aportar evidencias que ayuden a dilucidar el origen de las enanas ultra-compactas (UCDs). Las mismas fueron descubiertas hace poco más de una década, y presentan propiedades que podrían relacionarlas tanto con los cúmulos globulares (CGs), como con galaxias de baja masa. Esto ha resultado en un abanico de hipótesis sobre su origen, que incluyen ser los miembros más brillantes de los sistemas de CGs, los resultantes de la fusión de varios cúmulos estelares masivos durante eventos de formación estelar particularmente intensos, o los remanentes de galaxias enanas nucleadas, desmembradas por las fuerzas tidales de galaxias vecinas masivas. Teniendo en cuenta lo mencionado anteriormente, es que hemos ampliado este análisis a objetos estelares que guarden similitudes con las UCDs, en un intento por determinar si sus orígenes y/o historias evolutivas podrían estar relacionados. En particular, nos centramos en la búsqueda y posterior análisis de UCDs en el cúmulo de Antlia, tercer cúmulo de galaxias más cercano, luego de Virgo y Fornax.