Catálogo de publicaciones

Las interacciones intermoleculares entre las bases del ADN desempeñan un papel fundamental en la formación y estabilización de la estructura de doble hélice del ADN. En particular, las interacciones por puente de hidrógeno son responsables del reconocimiento molecular entre las bases de ADN, por lo que cada base en su forma canónica interactúa específicamente con su base complementaria, es decir, citosina con guanina y adenina con timina (C≡G y A=T), formando pares de bases canónicos, formalmente conocidos como pares de Watson-Crick (WC). La interacción entre cationes metálicos y/o (H+) y bases del ADN puede inducir cambios que afectan desde el plegamiento macromolecular hasta el reconocimiento base─base siendo aspectos de gran interés tanto desde el punto de vista de la investigación básica como para el desarrollo de futuras aplicaciones tecnológicas. Por otro lado, gracias a la flexibilidad estructural que presenta el ADN, puede presentar propiedades estructurales muy diversas, con un amplio abanico de potenciales en los campos de la nanotecnologia y biomedicina, resulta intrigante conocer las propiedades estructurales de estos sistemas, sin embargo todavía no se conoce el mecanismo molecular que regula la formación y estabilización de este tipo de estructuras.

La espectroscopia por resonancia magnética (ERM) es una técnica que utiliza las propiedades magnéticas de los núcleos y moléculas para estudiar estructuras químicas. Una de sus aplicaciones es brindar información metabolómica de tejidos y soluciones. En particular, la ERM clínica permite analizar el metabolismo de los tejidos “in-vivo”, sin interferir con los procesos bioquímicos de los mismos. En este trabajo de tesis, se analizó la utilidad de la ERM de alto campo en la clasificación y caracterización de tumores gliales cerebrales y el valor de la ERM clínica en el análisis de la evolución de los tumores gliales. Siendo la ERM clínica una técnica de adquisición de espectros muy dependiente de la ubicación, tamaño de la lesión y la homogeneidad de campo, la primera parte del estudio consistió en analizar distintos métodos de cuantificación de espectros clínicos en tumores cerebrales, teniendo en cuenta estas variables y el tiempo de adquisición. Este análisis permitió establecer que para el análisis cuantitativo, un método paramétrico con una base de metabolitos individuales es más fiable y estable que uno con una base modelada con Lorentzianas-Gaussianas puras. Además, se estimó el tiempo mínimo necesario de adquisición de un espectro clínico que se quiera cuantificar a partir del espectro sin cancelación del agua. En el caso de una clasificación cualitativa se vio que existe un número fijo de adquisiciones a partir del cual el espectro no cambia significativamente. Siendo hoy la ERM de alto campo con HR-MAS (High Resoution Magic Angle Spinning) una técnica muy utilizada en el estudio metabólico de tejidos, en particular de tumores, se analizó la posibilidad de caracterizar tumores gliales con un equipo de alto campo sin la facilidad de HR-MAS. Aquí, a través de una técnica de preparación sencilla y repetitiva, se consiguió adquirir espectros de muy buena calidad y obtener patrones de espectros que clasifican los tumores, tanto por su anatomía patológica como por su genética, los dos métodos de referencia en la clasificación tumoral actual. En particular con el gen IDH1, un nuevo e importante marcador en tumores gliales asociado con la sobrevida de los pacientes, se identificó una clara relación cualitativa entre metabolitos. Se detectó además la presencia de 2-hidroxiglutarato (2HG) en los espectros, producto de la mutación IDH1. Las conclusiones de este trabajo con ERM de alto campo se utilizaron en un análisis retrospectivo con espectros clínicos de bajo campo. Conocida la limitación de la ERM clínica en la clasificación de tumores cerebrales, se analizó su utilidad en el seguimiento de tumores gliales de distintos niveles de agresividad. Del análisis no fue posible establecer por ERM un patrón de comportamiento definido de los tumores menos agresivos. En particular y de considerable importancia, la ERM no permite identificar claramente cuando un tumor va a malignizar y progresar. Sin embargo, sí permite definir cuando el tumor responde al tratamiento al cambiar el patrón del espectro a menos agresivo o mantenerse estable. Finalmente, se analizaron los cambios necesarios en la planificación y adquisición para hacer reproducibles y comparables los espectros en estudios clínicos longitudinales como los de tumores cerebrales.

La Espectroscopia de Plasmas Inducidos por Láser (LIBS) es una técnica espectroscópica que se basa en la generación de plasmas por ablación láser. En esta tesis se desarrolló e implementó la técnica LIBS para la determinación de la composición de superficies y sustratos de productos industriales y piezas únicas de interés patrimonial. Se aplicó la técnica desarrollada para la caracterización de la composición de piezas sometidas a tratamientos superficiales, para la determinación de elementos trazas en dientes y huesos y para la realización de mapas de composición superficial, en la escala micrométrica. Con el objetivo de optimizar las condiciones de detección de la técnica, se estudió la evolución espacio temporal de plasmas de femto y nanosegundo. Los resultados obtenidos muestran que si se emplean láseres de nanosegundos, la detección puede hacerse seleccionando una parte del plasma para su análisis, utilizando discriminación temporal o espacial. En cambio en el caso de ablación con láseres de femtosegundos, es conveniente en lo posible evitar seleccionar partes del plasma, tanto temporal como espacialmente. La técnica desarrollada fue aplicada para la caracterización de la composición en profundidad de tratamientos superficiales de cojinetes de autos, mostrando una calidad equivalente a la de las técnicas estándar utilizadas en la industria, con la ventaja de que permite su implementación directamente en la línea de producción. Por otro lado se exploró la performance de LIBS para determinar la presencia de capas sub micrométricas de Cr en hojalata y chapas con distintos tipos de galvanizados. Los resultados obtenidos muestran que el nivel de sensibilidad de LIBS para detectar Cr es similar al de técnicas mas sofisticadas, complejas y costosas como XPS y mejor que el de otras técnicas como EDXS. Asimismo se aplicó la técnica LIBS para la determinación de trazas de Mg y Sr en dientes de homo Sapiens modernos, de la edad media y del neolítico, obteniéndose significativas diferencias, que muestran diferentes hábitos alimentarios. La técnica desarrollada permitió por primera vez realizar mapas de distribución de estos elementos en distintas partes del diente y monitorear la distribución de Sr a lo largo de las líneas de crecimiento en dientes modernos, proporcionando una nueva herramienta para el estudio de hábitos alimentarios de individuos y poblaciones.

Este trabajo se llevó a cabo como parte de un programa de estudio de sales de pentaciano-L-metalatos, en el que interesa especialmente el comportamiento vibracional del agua de hidratación, como resultado de los enlaces de hidrógeno que puede formar el agua como donor y/o aceptor y de la coordinación a cationes. En este último aspecto, interesaba extender a los cationes K+ y Mg2+ , en forma de los correspondientes nitroprusiatos, la correlación propuesta hace mucho tiempo entre el número de ondas del estiramiento de los grupos OH (OD) de moléculas de agua no afectadas a puentes de hidrógeno y coordinadas a cationes y el poder polarizante de estos últimos (definido como el cociente entre la carga y el radio) que estudios previos en nitro prusiatos de metales alcalinos y alcalino-térreos daban como válida para algunos de esos cationes (100).

En este trabajo se estudió la estabilidad de emulsiones de aceites ricos en ácidos grasos Omega-3 en soluciones de trehalosa y su utilización como precursores de polvos conteniendo el aceite encapsulado. Los aceites ricos en ácidos grasos Omega-3 son muy valiosos nutricionalmente pero fácilmente oxidables. El énfasis del trabajo se centró en determinar los mecanismos de desestabilización de las emulsiones en función de su composición, buscando correlaciones entre la estabilidad y la eficiencia de encapsulación. Las emulsiones se formularon empleando distintas concentraciones de trehalosa y de caseinato de sodio (NaCas) como emulsificante. Se analizó su estabilidad en el tiempo, su morfología y el tamaño de las gotas de aceite. Los resultados obtenidos mostraron que los mecanismos de desestabilización de las emulsiones son dependientes de la concentración de emulsificante y que la incorporación de trehalosa aumenta la estabilidad de las dispersiones. Los sistemas con menor concentración de NaCas se desestabilizaron por mecanismos de cremado. Para concentraciones intermedias, se obtuvieron fenómenos de desestabilización mixtos. A concentraciones aún mayores de emulsificante se observó la formación de flóculos. Para concentraciones muy altas de NaCas y en presencia de trehalosa se encontró un intervalo de estabilidad (5,0-7,0% p/p NaCas) en el cual las emulsiones presentaron una microestructura homogénea con un tamaño de gota pequeño. En base a los resultados de estabilidad de emulsiones, se prepararon polvos deshidratados con el aceite de pescado microencapsulado mediante liofilización. Las emulsiones que cremaban o floculaban presentaron poca eficiencia de retención del material encapsulado en la matriz. La emulsión con 5,0% p/p de NaCas y 20% p/p de trehalosa correspondió al polvo con más eficiencia de encapsulación. En esta emulsión se encontró una relación estrecha entre el tipo de sólido de la matriz de los polvos y la eficiencia de retención del aceite. El sistema con mayor retención fue el único que permaneció no cristalino (amorfo) luego del proceso de deshidratación. El mismo tampoco presentó cambios en el tamaño de gota con los procesos de congelado y liofilización. Otra propiedad que se estudió en los polvos encapsulados es el grado de oxidación del aceite de pescado ya que al tratarse de ácidos grasos muy insaturados presentan una alta susceptibilidad a la oxidación, en detrimento de su valor nutricional. Se desarrolló una nueva técnica de estudio de la oxidación del aceite sin extraerlo de la matriz de trehalosa, mediante la espectrometría de masas MALDI-TOF. Este método presenta grandes ventajas frente a las técnicas usuales en el análisis de oxidación de lípidos, y sus resultados mostraron que la encapsulación de aceites lábiles es una herramienta muy útil a la hora de protegerlos contra la oxidación.

Tesis (Magister en Ciencia y Tecnología de los alimentos) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2014

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

Los contaminantes emergentes son sustancias que no integran naturalmente los ecosistemas, y que al encontrarse biodisponibles pueden producir efectos adversos en los seres vivos. Se detectan con frecuencia en aguas naturales y suelo y, si bien su presencia debe controlarse en forma estricta, su regulación legal es incompleta. Dentro de ellos se incluyen a los disruptores endócrinos (DEs), moléculas de origen natural o artificial con propiedades hormono-miméticas, que aún a muy bajas dosis pueden interferir con la síntesis, almacenaje, transporte, y acción de hormonas naturales. Los DEs presentes en el ambiente son de variada naturaleza química y provienen de diferentes fuentes tales como productos farmacéuticos, productos de cuidado e higiene personal, compuestos sintéticos derivados de polímeros, pesticidas, compuestos naturalmente presentes en plantas, organometálicos, compuestos producidos en la combustión incompleta de materia orgánica, entre otros. Recientemente, en un gran número de publicaciones se ha informado la presencia de DEs en alimentos, en envases plásticos e incluso en muestras de orina humana, demostrando, por un lado, el alto grado de exposición del hombre a dichas sustancias, y a su vez, la fuerte necesidad de desarrollar métodos analíticos para su detección y cuantificación a niveles de vestigios en una gran variedad de matrices. En el presente trabajo de tesis se proponen estrategias y metodologías analíticas para la determinación de DEs en matrices de interés alimenticio y ambiental. Los métodos propuestos están basados en el análisis quimiométrico de datos multivariados de origen espectroscópico y/o cromatográfico, siguiendo dos objetivos primordiales:  Obtener métodos sensibles, exactos y precisos, que permitan determinar los compuestos de interés a niveles de vestigios, con un mínimo pre-tratamiento de las muestras, aún en presencia de potenciales interferentes.  Desarrollar dichos métodos bajo los principios de la química analítica verde, es decir reduciendo o eliminando el uso o generación de productos o reactivos peligrosos para la salud humana o el ambiente. En la primera etapa de este trabajo se estudiaron DEs derivados del fenol: bisfenol A (BPA), empleado en la manufactura de polímeros policarbonatos y resinas epoxy, 4-octilfenol (OP) y 4-nonilfenol (NP), ambos precursores en la manufactura de surfactantes no iónicos, detergentes hogareños y pesticidas. Se evaluaron sus propiedades espectrofluorimétricas en presencia de medios organizados y la posibilidad de que estas señales permitan desarrollar metodologías analíticas amigables con el ambiente. Se demostró que las señales fluorescentes de los analitos estudiados en agua aumentan significativamente en presencia de β-ciclodextrinas nativas y modificadas, sugiriendo la formación de complejos de inclusión. Se determinaron las estequiometrías de los complejos formados, sus constantes de equilibrio en medio acuoso, y se propusieron posibles estructuras de dichos complejos, evaluándose las variables fisicoquímicas que influyen en la calidad de las señales luminiscentes. A partir de los resultados obtenidos se establecieron las condiciones de trabajo óptimas para la determinación espectrofluorimétrica de BPA, OP y NP, se construyeron las respectivas curvas de calibración univariadas y se calcularon las correspondientes cifras de mérito. En una segunda etapa, la alta sensibilidad de la fluorescencia en medios organizados combinada con la selectividad de la calibración multivariada se emplearon para la determinación de NP y BPA en muestras de plásticos, mediante la obtención de matrices excitación-emisión de fluorescencia en presencia de metil-β-ciclodextrina. Los datos se analizaron aplicando diferentes algoritmos de segundo orden, obteniendo las mejores predicciones mediante U-PLS/RBL (cuadrados mínimos parciales desdoblados acoplados a bilinearización residual). Los resultados obtenidos se validaron frente a un método de referencia utilizando cromatografía de líquidos de alta eficiencia (CLAE). El método propuesto permitió alcanzar límites de detección del orden de las partes por billón, sin necesidad de etapas de pre-concentración, aún en presencia de altas concentraciones de interferentes y con un importante solapamiento espectral. De esta manera, se evitó el uso de grandes cantidades de solventes orgánicos y técnicas separativas, resultando ser una técnica rápida, sensible, sencilla y verde. Posteriormente, se desarrolló un método cromatográfico con detección dual de arreglo de diodos y fluorescencia para la determinación de BPA, OP, NP y de ésteres del ácido ftálico (dietilftalato, dibutilftalato y dietilhexilftalato). Estos ésteres son DEs que se usan como plastificantes en la producción de polietileno, cloruro de polivinilo y otros materiales sintéticos, y no presentan propiedades fluorescentes. Siguiendo los principios de la química analítica verde, las condiciones experimentales se optimizaron minimizando el consumo de solventes orgánicos y el tiempo de análisis, aún en detrimento de la resolución. En consecuencia, y con el fin de remediar la pérdida parcial de resolución en los cromatogramas, se propuso una calibración multivariada. Se obtuvieron datos de segundo orden del tipo tiempo de elución-longitud de onda de absorbancia y tiempo de elución-longitud de onda de emisión de fluorescencia. De esta manera, los analitos se detectaron por medio de la señal más conveniente, de acuerdo a sus propiedades espectroscópicas. Las matrices se procesaron con el algoritmo MCR-ALS (resolución multivariada de curvas mediante mínimos cuadrados alternantes). El método propuesto se empleó en la cuantificación de DEs en bebidas envasadas en recipientes plásticos o que tuvieron contacto con este tipo de materiales durante el proceso de elaboración (gaseosas, jugos, agua mineral, vinos, cervezas y bebidas blancas). Los resultados se validaron frente a un método de referencia utilizando cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas. Se determinaron las cifras de mérito, observando que los límites de cuantificación logrados son adecuados para la determinación de los analitos en las muestras estudiadas. La aplicación de análisis multivariado permitió resolver el solapamiento temporal y espectral entre las señales de los analitos, aún en presencia de potenciales interferentes propios de las muestras analizadas, simplificando considerablemente el tratamiento previo y disminuyendo el tiempo de análisis y el volumen de solvente, en comparación con los métodos cromatográficos tradicionales. Finalmente, se fusionaron por primera vez datos cromatográficos de segundo orden (tiempo de elución-longitud de onda de absorción y tiempo de elución-longitud de onda de emisión de fluorescencia), obtenidos mediante el análisis por CLAE con detección dual y se procesaron quimiométricamente para la cuantificación de analitos coeluyentes. Los sistemas experimentales incluyeron DEs de diferente origen y naturaleza química (agroquímicos, hormonas, plastificantes e hidrocarburos policíclicos aromáticos), algunos de los cuales presentan propiedades fluorescentes. En cada caso, se optimizaron las condiciones experimentales de análisis aplicando nuevamente los principios de la química analítica verde. Una vez obtenidos los datos de segundo orden, se los fusionó por medio de un protocolo desarrollado en esta tesis, basado en alineamiento optimizado de correlación unidimensional. Las matrices fusionadas se modelaron mediante MCR-ALS. Además, los datos provenientes de ambos detectores se procesaron independientemente, empleando el mismo algoritmo. Se compararon las cifras de mérito correspondientes a los datos fusionados y sin fusionar, observándose que la fusión permitió obtener importantes mejoras respecto al uso de un único detector en los tres sistemas estudiados. Las ventajas más significativas se obtuvieron en aquellos casos en los que un único modo de detección no brindó la selectividad necesaria para modelar adecuadamente al analito en cuestión. Además, en todos los sistemas se logró una disminución en los límites de detección y una mejora en la calidad predictiva, evidenciada en los bajos errores relativos de predicción alcanzados. Estas mismas ventajas de la fusión se verificaron en muestras reales, mediante un estudio de recuperación en muestras de aguas ambientales adicionadas. En conclusión, las nuevas estrategias experimentales, sumadas al tratamiento quimiométrico de los datos, permitieron el desarrollo de métodos alineados con los principios de la química analítica verde, a la vez que se mejoraron significativamente sus propiedades analíticas básicas: precisión, sensibilidad y selectividad.