Catálogo de publicaciones

En este trabajo se describe la síntesis y caracterización de complejos polipiridínicos de rutenio para su utilización como compuestos enjaulados en experimentos neurofisiológicos. Los compuestos de coordinación sintetizados contienen neurotransmisores como serotonina o GABA, los cuales pueden ser liberados mediante la aplicación de pulsos de luz visible en régimen de un fotón o de luz infrarroja en régimen de dos fotones. El neurotransmisor liberado actúa sobre receptores de membrana simulando un estímulo natural, como se demuestra en pruebas biológicas realizadas en ovocitos de rana o rebanadas de cerebro de ratón. Con la presentación de [Ru(bpy)2PPh3GABA]+ se reporta por primera vez la existencia de un compuesto enjaulado capaz efectuar la liberación de GABA mediante la absorción de un fotón de luz visible o de dos fotones de luz infrarroja. La liberación en régimen de dos fotones ocurre con una resolución espacial tal que permite estimular receptores GABAérgicos con precisión de sinapsis individual.

Los compuestos enjaulados son entidades moleculares capaces de liberar partes de ellas al ser irradiadas con luz. Esta estrategia permite liberar una molécula con precisión espacio-temporal en un tejido biológico. En particular, los compuestos enjaulados de neurotransmisores son utilizados en la elucidación de circuitos neuronales, estudios cinéticos rápidos en canales iónicos, mapeo de receptores, etc. En nuestro laboratorio se han desarrollado compuestos enjaulados de base rutenio-bipiridina que poseen moléculas bioactivas coordinadas, que son liberadas luego de ser irradiadas con luz (un fotón de luz visible o dos fotones de infrarrojo cercano, NIR). Algunos de ellos son los fotoliberadores de los neurotransmisores ácido γ-aminobutírico (GABA), glutamato, dopamina, glicina entre otros y de moléculas con actividad modulatoria en el sistema nervioso como nicotina. La serotonina (5-hidroxitriptamina, 5HT) es un importante neurotransmisor en el sistema nervioso de vertebrados e invertebrados. Aparece relacionado con las conductas apetitivas, con estados emocionales como la ansiedad, la alegría y la depresión. Los déficits en la regulación de la serotonina pueden conducir a desórdenes psiquiátricos de fuerte impacto social, y su maquinaria molecular es blanco de varios productos farmacéuticos. En este trabajo se realizó el diseño, síntesis y caracterización de un nuevo compuesto enjaulado de serotonina basado en rutenio: [Ru(bpy)2(PMe3)(5HT)]2+ (PMe3 = trimetilfosfina) que presenta actividad en la región visible del espectro electromagnético. Además se caracterizaron sus propiedades químicas como compuesto enjaulado sensible a luz visible y en régimen de dos fotones NIR y se demostró su inocuidad y su efectividad en la modulación de la excitabilidad en tres modelos animales: ganglios de sanguijuela, neuronas prefrontales en rodajas de cerebro de ratón y cerebros enteros de abejas vivas.

Esta tesis consta de una introducción general, 4 capítulos y una conclusión general. Los capítulos poseen una introducción a cada tema específico, con el fin de explicar la importancia de la aplicación de cada tema, el desarrollo y nuestro aporte en cada una de estas líneas. En el Capítulo 1 se estudian mediante simulación Monte Carlo procesos elementales en reacciones químicas en una superficie monocristalina. Este estudio, mediante procesos superficiales de adsorción, desorción y reacción, evidencian el comportamiento dinámico de las reacciones químicas del tipo 2A + B₂ → 2AB. También se propone la evaluación exacta de una configuración degenerada de distribuciones de dipolos sobre un sistema de 2 dimensiones. En el Capítulo 2 se estudia la conducción eléctrica a través del músculo cardíaco, que puede interpretarse como un fenómeno dinámico no-lineal en un modelo extendido de características excitables. Se han desarrollado diversos modelos matemáticas, basados en el modelo celular de circuito equivalente para describir la propagación del potencial transmembrana a través del músculo cardíaco. Para mantener la propagación del potencial de acción adecuada en el corazón, se ha detectado que es importante la comunicación directa entre las células cardíacas. Esta conexión directa entre células se establece a través de canales intercelulares conocidos como uniones gap. La contracción normal del corazón se debe a una onda de excitación que se origina en el nódulo sinusal y se transmite al resto del miocardio. En las arritmias cardíacas aparecen patológicamente excitaciones locales, como focos ectópicos u ondas de reentrada, de manera que se pierde la contracción normal. En esta tesis se modelaron las características de las uniones gapa y su influencia sobre la propagación del impulso eléctrico. En el Capítulo 3 se continúa con el análisis de la dinámica del ritmo cardíaco, pero por medio del estudio de series temporales construidas a partir de electrocardiogramas dinámicos Holter de 24 hs. En los sistemas dinámicos reales las variables de estado o las leyes dinámicas no siempre son conocidas; sin embargo su evoluación en el espacio de fases puede reconstruirse a partir de un único observable físico, gracias al Teorema de Takens. Las series temporales de intervalos RR poseen características no lineales debido a la regulación del sistema neuronal sobre la acción del marcapasos del corazón. A través del desarrollo de ciertas herramientas para tratar las series, se pone de manifiesto la existencia de una componente aleatoria o de alta dimensión en la variabilidad del ritmo cardíaco de pacientes con insuficiencia cardíaca congestiva. En el Capítulo 4 se utilizan más herramientas para caracterizar series temporales, en esta oportunidad relacionadas con el clima. Se trabajó con series de temperatura y precipitaciones de la República Argentina provistas por el Servicio Meteorológico Nacional. La representación de los sistemas dinámicos se lleva a cabo en un espacio de fases; para su reconstrucción se requiere de una serie temporal. Por este motivo, la ausencia de datos es de gran importancia en el análisis de las series temporales más aún considerando que no se pueden volver a tomar los datos. Este capítulo finaliza con una propuesta para dicha reconstrucción.

La infección por el parásito Trypanosoma cruzi (T. cruzi), causante de la enfermedad de Chagas, sigue siendo un importante problema de salud pública en los 21 países endémicos de América, con una prevalencia estimada de 8 millones de personas infectadas. Esta enfermedad muestra un curso clínico variable, desde asintomática hasta fases crónicas con parasitemias bajas, cuya forma más severa es la cardiopatía. En diferentes regiones endémicas los pacientes se encuentran infectados con distintas poblaciones parasitarias que a su vez podrían desempeñar un papel en la patogenia, las formas clínicas y la gravedad de la enfermedad. Para el tratamiento de la enfermedad actualmente se dispone de quimioterapias que son más eficaces en las infecciones recientes que en la población adulta crónica. A su vez, la evaluación de la eficacia de nuevas drogas se encuentra seriamente comprometida dado que el criterio de cura actualmente se basa en la conversión serológica a negativa, lo que puede ocurrir sólo años después del tratamiento, lo que requiere un largo plazo de seguimiento. En este contexto, nos propusimos desarrollar ensayos de PCR cuantitativa (QPCR) sensibles y precisos para la cuantificación de la carga parasitaria que permitan evaluar tempranamente la eficacia o el fracaso de nuevas drogas tripanocidas, así como monitorear la respuesta al tratamiento con las drogas actuales en casos clínicos. El otro objetivo de la tesis ha sido el desarrollo de estrategias de PCR sensibles y con distintos grados de resolución para la genotipificación de T. cruzi. Estas técnicas permiten tipificar las poblaciones parasitarias directamente a partir de muestras biológicas y por lo tanto establecer asociaciones entre el genotipo del parásito y las formas clínicas de la enfermedad, así como evaluar el rol eco-epidemiológico de las distintas poblaciones parasitarias.

En el presente trabajo se desarrollaron y/o aplicaron herramientas quimiométricas que permitieron realizar diversos análisis sobre datos provenientes de muestras biológicas y químicas. El capítulo 1 fue destinado a realizar procedimientos de Transferencia de Calibración de primer orden y presenta un algoritmo denominado Doble Regularización de Tikhonov. Se expone la cuantificación de Etanol en muestras ternarias a través de espectros Infrarrojos obtenidos en dos temperaturas diferentes, y de contenido proteico en muestras de maíz mediante espectros del mismo tipo obtenidos en dos instrumentos distintos. En el capítulo 2 se aplicaron algoritmos quimiométricos para generar estrategias con el objetivo de realizar análisis metabonómicos de muestras provenientes de frutos de tomate en busca de efectos de stress derivados de la aplicación del pesticida Carbofurano. Las muestras se analizaron mediante HPLC acoplado a Espectrometría de Masa, y los datos derivados fueron resueltos con MCR-ALS y clasificados con PLS-DA. Los resultados sugieren que las estrategias propuestas son válidas para detectar este tipo de efectos de stress. En el capítulo 3 se utilizaron herramientas quimiométricas para evaluar el desempeño de un dispositivo recolector de muestras. Se utilizó tanto software como hardware de código abierto, y en la construcción del recolector se reciclaron muchos componentes. Las muestras analizadas contuvieron distintas proporciones de tres fluoroquinolonas, y de éstas se derivaron datos a través de HPLC, con posterior recolección en placas de ELISA y obtención de matrices de Excitación-Emisión en un fluorímetro. Se aprecia la utilidad de incluir tecnologías de código abierto en el laboratorio analítico.

El objetivo general de este trabajo fue desarrollar un marco teórico-metodológico que fundamentara estrategias para la gestión del Patrimonio Arqueológico en el centro de la provincia de Buenos Aires. La labor de ordenamiento integral del patrimonio no ha tenido el desarrollo necesario para garantizar la salvaguarda de los bienes culturales contenidos en la provincia, poniéndose de manifiesto a lo largo del tiempo la dificultad de llevar adelante políticas sostenidas de gestión patrimonial desde los niveles más altos de gobierno. Por esta razón se considera que es más eficaz comenzar a realizar propuestas concretas desde el ámbito local (Endere com. pers. 2012), tendientes a incluir la protección del patrimonio en el planeamiento territorial por medio de la resolución de problemas básicos en áreas acotadas -como los partidos que integran el TOA-, desplegando mecanismos de manejo de la información existente. Posiblemente, se trate de un camino inverso al de la lógica vertical esperada, pero, ante la evidencia de que por esa vía no se ha logrado proteger, difundir o realizar un manejo del Patrimonio Arqueológico acorde a sus necesidades, bien vale la pena explorar otra alternativa. Párrafo extraído de la tesis de grado a modo de resumen.

Antiguamente la ciencia química fue catalogada como un campo experimental marcadamente alejado de consideraciones matemáticas. Sin embargo con la llegada de la Mecánica Cuántica los pioneros en ese campo comenzaron a darse cuenta que tenía el potencial de ser una teoría predictiva en química. En la actualidad se conoce que cuando se pretenden estudiar distintas propiedades de interés presentes en diversos sistemas fisicoquímicos, biológicos o farmacológicos, que dependen tanto de la reactividad química como de la estructura molecular, sin duda alguna deberán abordarse los métodos teóricos derivados de la Mecánica Cuántica con el fin de representar adecuadamente el fenómeno. Sin embargo esto implicaría la necesidad de tomar en consideración todas las interacciones posibles presentes en el sistema físico de partículas. Ciertamente hay ciertas propiedades físicas que pueden ser calculadas fácilmente usando la química cuántica computacional, ejemplos incluyen momentos dipolares, cargas y entalpias de formación. Sin embargo estos métodos no pueden abordar problemas fisicoquímicos más complejos y ciertamente presentan dificultades en el estudio de sistemas biológicos donde además se debe tener en cuenta la naturaleza del receptor de la molécula en estudio. Párrafo extraído del texto a modo de resumen

Como ya se mencionó a lo largo de este trabajo, la química medicinal se encarga de estudiar y aplicar todos aquellos conceptos de la química orgánica tradicional al desarrollo de sustancias que pudiesen contribuir de una u otra manera a las ciencias farmacéuticas con respecto a los efectos biológicos que las diversas sustancias químicas pudiesen tener sobre el organismo humano. Así, la química medicinal es la ciencia que impulsa la investigación y el desarrollo de nuevos compuestos químicos que sean adecuados para el uso terapéutico. Los compuestos obtenidos en este trabajo tienen en común la presencia de un anillo β-lactámico. Esta es una estructura heterocíclica de gran valor en química orgánica y medicinal, considerada además como una “estructura privilegiada", dada su ocurrencia en compuestos con un amplio rango de actividades biológicas. Mientras es bien conocida su importancia en terapias antibacterianas, tanto en forma de antibióticos como de inhibidores enzimáticos, la comercialización de compuestos β-lactámicos que inhiben la absorción de colesterol ha dado un nuevo impulso a la investigación de este tipo de estructuras. También se han encontrado estructuras β-lactámicas con actividad anticancerígena y neuroprotectora, asi como inhibidores del antígeno prostático específico, de trombina y triptasa, de la proteasa del citomegalovirus humano y de la cisteína proteasa, entre otras. En este marco, este trabajo de tesis tuvo como objetivo la síntesis por técnicas de química en fase sólida de diferentes derivados β-lactámicos con el fin de generar bibliotecas de compuestos potencialmente bioactivos. La síntesis en fase sólida es una herramienta de gran utilidad para la obtención de compuestos orgánicos con alta eficiencia y para la generación de diversidad molecular en general. El objetivo primordial es acelerar el proceso de síntesis ya que, al estar el producto final en una fase diferente al resto de los componentes, se facilita la etapa de aislamiento, que es la más laboriosa y lenta de dicho proceso. Además presenta otros beneficios adicionales como la posibilidad de trabajar con solventes de alto punto de ebullición, de eliminar de etapas de purificación y, en definitiva, de disminuir el tiempo de realización de una secuencia sintética. Adicionalmente, la separación espacial entre los sustratos unidos al polímero es una ventaja fundamental en reacciones de acoplamiento cruzado o ciclaciones intramoleculares, ya que se evitan productos de homoacoplamiento y dimerizaciones indeseadas. Presentamos aquí los resultados de dos estudios diferentes: la funcionalización de monobactamas por introducción de subestructuras α- aminoacídicas mediante reacción de Petasis y la diversificación en el núcleo penam de penicilinas mediante hibridación molecular. En el primer caso, se trata del proceso en fase sólida dirigido a la incorporación de una subunidad α-aminoacídica en la posición 3 del anillo β- lactámico. Para ello se desarrolló la síntesis de diferentes 3-amino-β-lactamas unidas a soporte sólido (24, Esquema 30). Estos compuestos fueron los sustratos utilizados para la aplicación de reacción de multicomponentes de Petasis y obtener con buenos rendimientos, una variada biblioteca de β- lactamas monocíclicas que poseen la funcionalidad aril o vinil glicina en posición 3 (26), Los compuestos sintetizados están siendo evaluados contra distintos objetivos biológicos (actividad antibacteriana, antifúngica, antiparasitaria, etc). La segunda parte del trabajo estuvo dirigido a la aplicación de los principios de la hibridación molecular mediante conjugación de una penicilina y una porción peptídica, a través de un grupo triazol, dando origen a una biblioteca de compuestos híbridos (Figura 20) que presentan varios puntos de diversidad. Para la síntesis de esta biblioteca se tomaron diferentes aminoácidos o dipéptidos unidos a resina de Wang (37 o 39, Esquema 31) que, luego de eliminar el protector del grupo amino, se acoplaron con el ácido propargílico para obtener los N-propiolilaminoácidos(péptidos) inmovilizados (41). Por otro lado se sintetizó la azidometilpenicilina 35 en tres pasos tomando como material de partida el ácido 6,6-dibromopenicilánico. Finalmente la conjugación entre las dos porciones se llevó a cabo mediante la cicloadición 1,3-dipolar catalizada por cobre. Esta reacción demostró ser muy versátil y totalmente regioselectiva. Además, en la mayoría de los casos, los triazoles se obtuvieron con buenos rendimientos totales para los pasos de reacción involucrados. Los resultados preliminares de actividad anticancerígena de estos compuestos demostraron su potencial importancia biológica.

Las alergias son la más comunes de las enfermedades inmuno lógicas. Distintos mecanismos pueden estar involucrados en su patogenia, aunque los dependientes de la IgE son los que se observan con mayor frecuencia. Con respecto a la etiopatogenia de la alergia se han identificado tanto factores genéticos como ambientales. La incidencia de las enfermedades alérgicas se encuentra en aumento, principalmente en países desarrollados. La forma de evitarlas sería actuando sobre los factores ambientales en los grupos de riesgo juntamente con la realización de un diagnóstico preciso y la instauración de un correcto tratamiento. El diagnóstico de la patología se basa en la determinación de la IgE específica mediante la aplicación de pruebas in vivo e in vitro. Actualmente los tratamientos aplicados son principalmente farmacológicos, aunque a nivel experimental los avances han sido muy importantes. Hemos decidido estudiar la respuesta inmune de humanos frente a dos alérgenos diferentes: proteínas de la leche bovina (sistema proteico animal) y proteínas del látex natural (sistema proteico vegetal). La alergia alimentaria desencadenada por proteínas de leche de vaca es una patología muy importante en nuestro medio debido a los hábitos dietarios de la población. Afecta principalmente a los niños desde el nacimiento hasta la primera infancia ya que su alimentación se basa casi exclusivamente en la ingestión de leche bovina. En estos casos un correcto y precoz diagnóstico es fundamental, ya que entre los factores predisponentes se destaca la sensibilización por exposición temprana. Por lo tanto, reemplazando las proteínas de leche de vaca por alimentos que no generen problemas de intolerancia alimentaria se pueden revertir los trastornos originados. El principal inconveniente reside en la caracterización antigénica y alergénica de los sustitutos lácteos empleados. Además se debe tener en consideración que las proteínas de la leche son frecuentemente encontradas como suplementos, adulterantes o contaminantes de otros alimentos. Con respecto a la alergia a proteínas del látex esta enfermedad se ha transformado en un problema muy serio en las últimas décadas. La gran expansión producida en infecciones tales como HIV y hepatitis produjo un incremento en el uso de productos manufacturados a partir de látex. Este factor introdujo grandes cambios en la industria del caucho y en la exposición a proteínas del látex por parte de la población general, y especialmente la relacionada con la Salud. A partir del análisis de los factores predisponentes se han detectado diferentes grupos de riesgo en los cuales la prevalencia se encuentra marcadamente incrementada. El principal problema lo constituye la alta frecuencia con que se presentan las reacciones alérgicas y, en muchos casos, la severidad de las mismas. Este alérgeno presenta una distribución muy amplia en el medio que nos rodea, lo cual constituye un serio inconveniente para los individuos sensibilizados. Dado que el tratamiento más efectivo consiste en eliminar el contacto con los alérgenos, es importante conocer qué productos contienen proteínas provenientes del látex. Objetivos generales: • Preparación de extractos proteicos y caracterización de su composición proteica, antigénica y alergénica. • Desarrollo de métodos diagnósticos de detección de IgE específica sérica. • Estudio de la respuesta inmune humoral en pacientes alérgicos. • Caracterización de la antigenicidad y alergenicidad de los sustitutos empleados en el tratamiento.

Se desarrolló, perfeccionó y evaluó la factibilidad de aplicación práctica de un vector de transformación genética vegetal que permite la coexpresión de varias proteínas bajo el control de un promotor común. El sistema desarrollado basado en la proteasa NIa derivada del TEV fue capaz de procesar poliproteínas quiméricas y producir la acumulación de varias proteínas a partir de una única unidad transcripcional in vivo. Se expresaron diferentes combinaciones de proteínas (indicadoras, como GFP y GUS, cápsides de PVX, PVY y PLRV, así como proteínas de defensa antifúngica) in vivo e in vitro. El nivel de acumulación de cada proteína no dependió de la posición del ORF en la poliproteína. A pesar de lo expuesto el nivel de acumulación total de una proteína expresada a través de la poliproteína puede ser influenciada por propiedades intrínsecas de las mismas. Mediante microscopía electrónica se demostró que la cápside de PVY expresada a través de la poliproteína no sólo se procesa correctamente sino que el producto del procesamiento es capaz de formar partículas parecidas a virus (cápsides vacías). Cuando se agregó la señal de exportación al RE del gen de la patatina a poliproteínas conteniendo GUS y GFP, éstas fueron dirigidas al RE en protoplastos de tabaco de la línea BY-2. Las plantas transgénicas de papa expresando estas poliproteínas mostraron menor actividad GUS que las plantas control expresando la misma poliproteína pero sin señal de exportación. Este menor nivel de actividad podría ser atribuido a que la proteína GUS resulta glicosilada en el RE. Estos resultados sugieren que la poliproteína es dirigida al RE y luego en el lumen procesada para liberar las proteínas individuales. Se obtuvieron plantas de papa transgénica expresando poliproteínas conteniendo cuatro genes antifúngicos, codificantes para una quitinasa, una glucanasa, AP24 y RIP. Se obtuvieron plantas altamente resistentes a el ataque de R. solani, demostrando el correcto procesamiento de la poliproteína y el sinergismo de las proteínas antifúngicas expresadas para producir resistencia. Se encontró una asociación entre el espacio subcelular de acumulación de las proteínas glucanasa y AP24 (vacuolar versus apoplásmico) con el nivel de resistencia contra Rhizoctonia.