Catálogo de publicaciones

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.

En este trabajo de tesis se aplicaron métodos estadísticos multivariados en el proceso de revisión de campañas de perforación de pozos de petróleo o gas. Estas revisiones están orientadas a detectar las condiciones con que se logran perforar los pozos en menos tiempo y para detectar buenas y malas prácticas, mejores y peores técnicas, productos o modalidades de trabajo. Como todavía no existe un procedimiento estándar para el análisis de datos de perforación, este estudio propone métodos estadísticos. Es un aporte al crecimiento del campo independiente del conocimiento llamado “Análisis de Perforación” y al desarrollo del rol de “Analista de Perforación”. Inicialmente se introducen las técnicas de perforación y los procedimientos tradicionalmente usados por la industria en el análisis de la actividad. Luego se estudiaron las campañas de perforación de tres años y medio mediante técnicas de análisis exploratorio de datos, agrupamiento de datos y análisis de modelos lineales generalizados. Los objetivos propuestos se han logrado satisfactoriamente. En efecto: Se aplicaron técnicas de análisis de datos multivariados a la revisión de campañas de perforación. Se caracterizaron y clasificaron las perforaciones según su eficiencia y variables relacionadas al proceso. Se aplicaron técnicas multivariadas a la detección y evaluación de las variables determinantes en los tiempos de perforación. Se evaluaron modelos estadísticos para analizar el efecto de las variables consideradas y para la predicción de tiempos de perforación. Se desarrollaron e implementaron rutinas en lenguaje R para cada etapa de la revisión de campañas de perforación. Esta premisa se cumplió a lo largo de todos los temas y capítulos de aplicación. Con estos procedimientos se amplió el alcance del análisis ya que se introdujo una modalidad inédita en este ámbito.

Las industrias de fundición elaboran piezas en metales ferrosos y no ferrosos que abastecen y satisfacen numerosas necesidades de amplios mercados. El principal residuo generado por estas industrias son las arenas descartadas de fundición (ADFs) constituidas mayoritariamente por arena silícea virgen (ASV) y en menor medida por aglomerantes que permiten obtener moldes y noyos que copian las formas de las piezas a producir. Cuando los moldes y noyos se acoplan dejan en su interior el negativo de la pieza a producir. El metal en estado de fusión se cuela en el interior de los moldes, y cuando éste se solidifica, se colapsa el molde para obtener por un lado la pieza y por otro la ADF. Éstas han sido dispuestas como material de rellenos en cavas de canteras, ladrilleras y terrenos bajos en varias localidades de Argentina como así también en países con impronta en el rubro de fundición, como Brasil, India, China, España, y Estados Unidos, entre otros. La disposición no controlada está siendo fuertemente cuestionada, por un lado debido al peligro de contaminación del recurso hídrico subterráneo, y por otro, debido a la potencialidad de utilizar este material como materia prima en hormigones, mezclas asfálticas, suelos elaborados, entre otras aplicaciones beneficiosas. No obstante, una de las principales limitantes en Argentina para facilitar la gestión adecuada de ADFs radica en la falta de información sobre sus características químicas por parte de fundidores, tomadores de decisión y el sistema científico académico. Si bien se han realizado en los últimos diez años publicaciones referidas a la caracterización química de ADFs, no existe aún información de base para nuestro país. El objetivo de esta tesis fue caracterizar químicamente las arenas descartadas generadas por industrias de fundición del partido de Tandil –uno de los principales centros de fundición del país– y desarrollar propuestas para su gestión integral. Se colectaron un total de 96 muestras de ADFs provenientes de diversos procesos productivos y 14 muestras de arena silíceas virgenes (ASVs) con fines comparativos. La caracterización química consistió en la determinación de pH, conductividad eléctrica, carbono y nitrógeno total y análisis total de Ag, Al, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, Te, Tl, V y Zn. Posteriormente se determinaron los elementos Ag, Ba, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb y Zn sobre los lixiviados obtenidos de las distintas muestras sólidas aplicando los métodos de ASTM D 3987 y EPA SW 846 1310B (EP) y 1311 (TCLP). También se determinó en parte de las muestras de lixiviado EP fenoles totales e hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs). Adicionalmente se efectuó el ensayo biológico en Lactuca sativa L para determinar el efecto fitotóxico del lixiviado ASTM extraído en ASVs y ADFs en la elongación de raíz. Los resultados de lixiviados fueron corridos en el programa IWEM versión 2.0, donde se utilizaron condiciones hidrogeológicas arbitrarias aportadas por el programa por defecto, a fin de establecer las modalidades adecuadas de disposición final de ADFs. Los resultados de metales totales indican que la mayoría de las ADFs poseen concentraciones de metales similares a las ASVs. Cinco ADFs de origen alquídico uretánico presentaron concentraciones elevadas de Pb y Co y superaron los niveles guía de Pb en suelo agrícola de la Ley de Residuos Peligrosos. En cuanto a los ensayos de lixiviación, el ensayo TCLP resultó más agresivo en la extracción de los elementos en comparación con los métodos EP y ASTM. La mayoría de las ADFs presentaron concentraciones similares a las ASVs, sin embargo 4 muestras de origen alquídico uretánico presentaron concentraciones de Pb por encima de los límites de regulación de la Ley de Residuos Peligrosos. Respecto a fenoles totales en lixiviados, la mayoría de las ADFs no poseen concentraciones por encima del límite de regulación. Las concentraciones de HAPs en lixiviado se hallaron por debajo del límite de detección del método y de la regulación de la Ley de Residuos Peligrosos. El lixiviado extraído en ADFs no presentó, para la mayoría de las muestras, efectos fitotóxicos. Una muestra de uretano fenólico mostró efecto fitotóxico por inhibición con diferencias significativas respecto a los lixiviados de las ASVs, ADFs y blancos. Una muestra de arena verde mostró efectos fitotóxicos por magnificación pero no mostró diferencias significativas con el resto de las muestras, y arenas silíceas vírgenes y blancos. Al analizar modalidades adecuadas de disposición final de las ADFs en programa IWEM se determinó que las concentraciones de metales no representan un peligro para la contaminación del recurso hídrico subterráneo si se disponen en un vertedero sin protección. No obstante, las muestras con altas concentraciones de Pb deben disponerse en rellenos con barreras compuestas de arcilla y geomembrana (relleno sanitario). Respecto al analito fenol, una concentración de 0,002 mg L-1 no generará valores por encima de los niveles guía de agua de bebida (Dto. 831/93, Ley 24.051). Sin embargo, es necesario reconsiderar la concentración del nivel guía de agua potable debido a que es excesivamente restrictivo si se consideran las concentraciones que no causan efecto a la salud. Con relación a HAP, al correr el modelo con la mitad de la concentración del límite de detección del método, un relleno con barrera simple protegería el recurso del analito critico para la salud, el benzo(a)pireno. No obstante, los antecedentes en arenas descartadas no reportan presencia de este compuesto orgánico. Los lineamientos de gestión integral que se proponen pretenden eliminar la generación de ADFs peligrosas o especiales, eliminar la disposición final no controlada, evitar la disposición en rellenos controlados; valorizar el total de ADFs no especiales o peligrosas en otros procesos productivos o usos; aumentar la vida útil de rellenos sanitarios y reducir el consumo de recursos no renovables. Así las ADFs serán consideradas un subproducto de la industria de fundición generando un nuevo desarrollo que beneficiará a las empresas de fundición y empresas usuarias de los subproductos. También se tiende a eliminar el impacto de la disposición de arenas descartadas al recurso hídrico subterráneo y se protege la calidad del recurso para consumo humano. Finalmente, la autoridad de aplicación ambiental garantizaría la correcta gestión de un residuo que fue y continúa gestionándose inadecuadamente.

Tesis (Doctor en Ciencias Químicas)--Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2015.

En los últimos años se han producido importantes avances en el descubrimiento de nuevos derivados y análogos de nucleósidos con el fin de modificar sus propiedades farmacológicas y ampliar así el espectro de drogas antivirales y anticancerígenas. En particular, los nucleósidos en los cuales el azúcar se encuentra en forma de cadena abierta, como aciclovir y ganciclovir, se utilizan en terapias para infecciones producidas por virus como el del herpes, la hepatitis y el de la inmunodeficiencia humana. En la constante búsqueda de nuevas drogas, es importante el descubrimiento de nuevas estructuras, pero también es importante su síntesis a través de metodologías compatibles con el desarrollo sustentable. En ese sentido, el uso de biocatalizadores y organocatalizadores origina importantes ventajas respecto a la síntesis química tradicional, en especial en cuanto a alta eficiencia, altos rendimientos, alta estereo-, regio- y quimioselectividad, baja formación de subproductos y bajo impacto ambiental.La reacción de adición aldólica es la reacción de formación de uniones C-C por excelencia. Esta reacción puede llevarse a cabo de manera estereoselectiva mediante aldolasas, como así también empleando organocatalizadores. Son reacciones sustentables, económicamente viables y que permiten utilizar una gran diversidad de sustratos y producir una gran variedad de productos.En este contexto, el objetivo de esta Tesis fue la obtención, mediante caminos enzimáticos y organocatalizados, de compuestos análogos a nucleósidos acíclicos que puedan ser útiles como potenciales agentes terapéuticos o como intermediarios en la síntesis de nuevas moléculas.En el capítulo uno se presenta una breve introducción general donde se compara la reacción aldólica química con las reacciones biocatalizadas y organocatalizadas. Luego se hace una descripción de las diferentes aldolasas, haciendo hincapié en su dependencia por el sustrato dador nucleofílico y por último una breve reseña de reacciones organocatalizadas.En el capítulo dos se presentan las hipótesis planteadas para la presente tesis doctoral y las estrategias utilizadas para alcanzar los objetivos propuestos.En el capítulo tres se muestra la síntesis de los sustratos utilizados en este trabajo, llevada a cabo por N-alquilación de bases nitrogenadas con un halogenuro de alquilo conteniendo un grupo aldehído protegido como acetal. Mediante esta estrategia se obtuvieron 2-oxoetil derivados, en posición 1 para las pirimidinas y en posición 9 para las purinas, los cuales se pueden almacenar hasta su uso en forma de acetales. Con elfin de optimizar la obtención de los correspondientes aldehídos, se estudió su estabilidad en medio acuoso determinándose la presencia de un equilibrio hidrato/aldehído diferencial dependiendo de la base presente en los mismos.En el capítulo cuatro se describe la utilización de los aldehídos como sustratos de biotransformaciones con aldolasas comerciales: fructosa 1,6-bisfosfato aldolasa de músculo de conejo (RAMA) y ácido N-acetilneuramínico aldolasa de Clostridium perfringens (NeuAcA). Las reacciones dieron lugar a diferentes análogos de nucleósidos dependiendo de los sustratos específicos de cada aldolasa (dihidroxiacetona fosfato (DHAP) y piruvato respectivamente) con muy buenos rendimientos. Empleando técnicas cromatográficas se aislaron y purificaron los diferentes productos cuya estructura fue determinada por Resonancia Magnética Nuclear.En el capítulo cinco se detalla el uso de diferentes aldolasas recombinantes dependientes de DHAP, con las cuales se llevaron a cabo biotransformaciones que dieron lugar a diferentes estereoisómeros de los productos obtenidos en el capítulo cuatro con RAMA como biocatalizador. La sobreexpresión de estas enzimas se realizó a partir de una estadía en el laboratorio del Dr. Eduardo García-Junceda del Instituto de Química Orgánica General, CSIC, Madrid, España. Asimismo, se pudo contar con la enzima dihidroxiacetona quinasa lo que nos permitió obtener DHAP de manera más económica.Por último, en el capítulo seis se presenta el uso de organocatalizadores tales como pirrolidina, piperidina y L-prolinamida, con el fin de incrementar la diversidad estructural de los nucleósidos acíclicos obtenidos a partir de los derivados de las bases nitrogenadas, aprovechando que estos sistemas permiten usar una diversidad casi ilimitada de sustratos dadores. En particular, se estudió el equilibrio ceto-enólico de los productos obtenidos utilizando acetona como sustrato, los aldehídos anteriormente mencionados y pirrolidina como organocatalizador, evidenciado por los intercambios H-D observados en espectros de RMN.