Catálogo de publicaciones

Se presentan modelos matemáticos de complejidad creciente para estudiar la influencia de las corrientes parásitas y las variables geométricas y cinéticas sobre las distribuciones de corriente primaria y secundaria en los electrodos terminales y bipolares en reactores de configuración bipolar. Los resultados experimentales fueron obtenidos con prototipos fabricados en este laboratorio. Con un primer modelo simplificado se realizó un análisis paramétrico, agrupando las variables que condicionan la distribución de corriente en números adimensionales. Como caso límite se obtuvo la distribución de corriente primaria. Un segundo modelo posibilitó la resolución numérica de la ecuación de Laplace, y fue usado para hallar la distribución de potencial en la fase solución. Utilizando el método de diferencias finitas sin considerar polarización en los electrodos, se analizaron las distribuciones primarias. También, incorporando una cinética tipo Tafel en los electrodos, se obtuvo la distribución de corriente secundaria. La determinación experimental de la distribución de corriente fue realizada por segmentación de los electrodos. Equipos de construcción modular, simulando el electrolito mediante un papel conductor, fueron empleados para medir las distribuciones primarias. La distribución de corriente secundaria fue verificada empleando dos reactores diferentes: 1) utilizando electrolito estacionario en el espacio interelectrodo; 2) con electrolito fluyendo por un circuito cerrado. Se concluye que el modelo simplificado es apropiado para predecir la distribución de densidades de corriente en los electrodos terminales para altos valores de la resistencia de by-pass. Los resultados obtenidos por resolución de la ecuación de Laplace tienen siempre una buena concordancia con los datos experimentales.

La presente Tesis se propone, como objetivo general, contribuir al estudio de los plasmas astrofísicos que conforman diversas configuraciones en el Universo; mientras que, como objetivo específico, se plantea investigar el desarrollo de inestabilidades en la microescala de plasmas completamente ionizados. En concreto, se analiza el rol del efecto Hall en la dinámica microscópica asociada a pequeñas parcelas de fluido inmersas en un flujo macroscópico tipo shear. A tal fin, se utiliza como marco teórico las ecuaciones de la teor´ıa magnetohidrodinámica, en la aproximación shearing-box, teniendo en cuenta los términos adicionales correspondientes a las corrientes de Hall. Puntualmente, se estudia la evolución de una nueva inestabilidad a la cual se nombra Hall-MSI (Hall Magneto-Shear Instability). Con este propósito, se desarrolla un modelo analítico que proporciona una descripción del comportamiento de esta inestabilidad en el régimen lineal. Los resultados teóricos obtenidos se corroboran a su vez mediante cálculos numéricos. Asimismo, las simulaciones numéricas son fundamentales para abordar el estudio de la evolución no lineal del sistema. La comprensión de los procesos físicos involucrados en la microescala, responsables de los mecanismos de transporte, presumiblemente permitirá desarrollar modelos macroscópicos que profundicen los conocimientos de distintos fenómenos astrofísicos. En este contexto, el trabajo efectuado en esta Tesis resulta especialmente importante en el análisis de los procesos de acreción y de los mecanismos de eyección, sustentación y colimación de los denominados jets. Por un lado, el efecto Hall ciertamente modifica la inestabilidad magneto-rotacional, principal candidato para explicar el origen de la microturbulencia en discos de acreción. Por el otro, el desarrollo de la inestabilidad Hall magneto-shear podría afectar la evolución de la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz, particularmente relevante en la interfaz entre jet y medio circundante.

Fil:Pompei, Roberto Mario. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

En los últimos años ha cobrado un gran auge el reconocimiento de la importancia de las interacciones débiles y altamente direccionales, tales como los puentes de hidrógeno, en el diseño de materiales orgánicos con propiedades específicas. Si bien existen en la literatura numerosos trabajos de recopilación de datos experimentales y cálculos teóricos relacionados con el tema, la índole de las mencionadas interacciones y la contribución de las mismas a la energía de cohesión del cristal es aún objeto de controversia. En este trabajo se utilizan técnicas de difracción de rayos-X de cristal único, a distintas temperaturas, y cálculos teóricos para estudiar las variaciones en la conformación y empaquetamiento de una molécula base al introducirse sustituyentes de distinta naturaleza. El objetivo del mismo es aportar a la comprensión de los factores que determinan: a) la conformación adoptada por las moléculas en el sólido y b) los distintos empaquetamientos cristalinos.

Fil:Aldabe, Sara Alfonsina Dora. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

La emisión de dióxido de azufre por chimeneas industriales constituye una de las principales problemáticas ambientales, con las consecuencias ya conocidas de problemas para la salud de la población y con efectos nocivos como la lluvia ácida. En las chimeneas industriales, la reducción del SO2 ocurre por reacción con CH4, a la vez que este último es oxidado a CO2. La reacción completa ocurre en presencia del oxígeno atmosférico. Esta conversión es de gran importancia a nivel ambiental debido a que cada molécula de CH4 contamina como si se emitieran 21 moléculas de CO2 a la atmósfera (por lo tanto, al emitir CO2 en su lugar, se provoca un efecto contaminante 21 veces menor). El objetivo del presente trabajo de tesis doctoral fue el estudio del comportamiento de adsorción y reducción catalítica de SO2 sobre Cr2O3/Al2O3 en presencia de CH4 y O2 a altas temperaturas, a nivel experimental y teórico. Durante este trabajo, se variaron condiciones experimentales como las proporciones de los caudales de los gases reactivos, el intervalo de temperaturas y la masa de catalizador. En el estudio teórico las condiciones que se variaron fueron la cantidad, el tipo, la posición y el ángulo de acercamiento de las moléculas de adsorbato sobre la superficie del catalizador. Por lo tanto, el presente trabajo se divide en dos partes. En una primera parte experimental, se caracterizaron los óxidos de metales de transición soportados en alúmina, con el objeto de hallar las condiciones más aptas para lograr la mayor eficiencia posible en cada uno de ellos, para la adsorción del SO2. Tales catalizadores son los óxidos de Co, Ni, Fe, V, Mn, Cr y Mo, y las variables que se analizan son temperatura, caudal de SO2 y masa de óxido. El Cr2O3/Al2O3 resultó ser el mejor adsorbente de SO2 entre los estudiados. La adsorción de SO2 es un proceso de quimisorción con formación de especies sulfito superficiales sobre sitios básicos, acompañado de un proceso de óxido-reducción del ión metálico. Apoya este mecanismo el hecho de que la cantidad de SO2 adsorbido disminuye con el incremento de la temperatura (a partir de los 923K), debido a una modificación de la superficie específica causada por las altas temperaturas de trabajo. El uso de este catalizador se justifica además por su resistencia térmica, mecánica y su posibilidad de regeneración. Luego, se procedió con el estudio de la oxidación de CH4 con O2 y/o SO2 y la formación de CO2 sobre el Cr2O3/Al2O3. Además, se apuntó al estudio de las propiedades ácido-base y redox en una misma superficie. Finalmente se estudió la influencia del O2, y sus modificaciones en la reacción entre SO2 y CH4. Se tuvo como objeto hallar la temperatura a la cual comienza la producción de CO2, y en base al comportamiento de las curvas registradas, determinar la energía de activación y el orden de la reacción global, comparando luego estos valores con los obtenidos mediante los cálculos teóricos. La segunda parte del presente trabajo de Tesis consiste en el estudio de la adsorción del SO2, el CH4, el O2 y el CO2 sobre el Cr2O3 (0001) en forma individual, mediante cálculos teóricos basados en la Teoría Funcional de la Densidad (DFT). El objetivo fue determinar las energías de adsorción de las especies involucradas y sus sitios preferenciales de adsorción, hallar los tipos de especies adsorbidas en superficie junto con sus frecuencias vibracionales. Luego se estudió la co-adsorción del SO2 con el CH4, del SO2 con el O2 y del CH4 con el O2, con el objeto de estudiar los mecanismos de disociación de las moléculas por medio de la disociación y formación de nuevos compuestos en superficie,

Para el estudio de las interacciones que rigen la conformación de un conjunto de flavonas de origen natural 5,6,7- trisustituidas con sustituyentes oxigenados, se utilizaron como modelo un conjunto de metoxi-, hidroxi- y metilendioxíbencenos. Estos compuestos modelo, cuando no obtenidos comercialmente, fueron sintetizados. Se realizaron y asignaron los espectros de 13C-RMN acoplados y desacoplados, y de l7O-RMN de los mismos. Se encontraron diversas tendencias experimentales novedosas relacionadas con la conformación de los sustituyentes oxigenados de éstos compuestos. Estas tendencias se sistematizaron y se complementó su estudio mediante cálculos cuánticos de geometrias, desplazamientos químicos y constantes de acoplamiento. Una sistematización de datos en estos compuestos permitió ahondar en la comprensión de las interacciones y de los factores estructurales que dan origen a las tendencias señaladas por los parámetros de resonancia magnética nuclear. Asi, se encontró que a) el efecto orto de sustituyente del grupo metoxilo sobre los desplazamientos químicos de carbono depende fuertemente de la conformación de este grupo. Se realizó un estudio sistemático a fin de cuantificar esta dependencia en anisoles orto-sustituídos. Aunque se observó alguna dispersión de los valores, se obtuvieron los siguientes valores promedio: efecto orto cis = -l7.7 ppm, efecto orto trans = —lO.l ppm. El cálculo teórico IGLO reproduce esta tendencia. Esta gran diferencia puede ser utilizada para determinar la conformación preferencial del grupo metoxilo en diferentes metil aril éteres asumiendo que los valores del anisol pueden extrapolarse a otros compuestos aromáticos. Se analizó este efecto en otros compuestos aromáticos. La relación de este efecto conformacional con el grado de enlace π se pone en evidencia. El conocimiento de este efecto permite la mejor asignación de señales de espectros para este tipo de compuestos. b) Se analizó la influencia del par no ligante tipo sp2 sobre los acoplamientos carbono-hidrógeno a un enlace adyacentes. Experimentalmente, el acoplamiento 1J c-H para el enlace C-H cis al par no ligante es 6.6 Hz mayor que el respectivo acoplamiento para el enlace C-H adyacente al grupo metilo del metoxilo. Los acoplamientos calculados teóricamente con el método CLOPPA reproducen esta tendencia experimental, surgiendo la diferencia en lJ c-H de modificaciones de la función de onda del estado fundamental. Esta diferencia puede ser utilizada para la predicción de la conformación de metil aril éteres, así como para la asignación de señales de espectros de este tipo de compuestos. c) Se analizaron los efectos de sustituyente sobre los desplazamientos de l7O-RMN, y se estimaron las contribuciones electrónica y estérica al efecto orto de un metoxilo sobre un sustituyente oxigenado unido a un anillo aromático. d) Se realizó una estimación experimental del efecto aceptor y dador de puente de hidrógeno sobre los desplazaminientos de oxígeno dicoordinado. Se encontró que ambos efectos producen un apantallamiento de este núcleo, contrariamente a lo postulado previamente en la literatura. Los cálculos LORG reprodujeron teóricamente las tendencias experimentales encontradas. Los estudios realizados permitieron profundizar en la comprensión de las interacciones que rigen las conformaciones de estos sustituyentes oxigenados. Asi, para el grupo metoxilo se encontró evidencia experimental que sostiene la hipótesis de i) una interacción de origen electrostático entre el metilo del metoxilo y el carbono orto cis al grupo metoxilo. Esta interacción novedosa, en complemento con la interacción de resonancia, permiten explicar la preferencia conformacional que adopta el grupo metoxilo en anillos aromáticos asimétricos, el apantallado del carbono orto cis al metoxilo, el desapantallado del carbono del metilo al salirse el metoxilo del plano, el apantallado del carbono orto trans al metileno del grupo metilendioxilo. Se postulan, además, ii) una interacción entre pares no ligantes en el plano del anillo de sustituyentes oxigenados, iii) interacción entre los pares no ligantes del sustituyente oxigenado y el enlace C orto -H adyacente. iv) una interacción de puente de hidrógeno atractiva que apantalla a los oxigenos dador y aceptor de puente de hidrógeno. Finalmente, los espectros de 13C-RMN de las flavonas 5,6,7- trisustituídas fueron asignados en base a los efectos de los sustituyentes teniendo en cuenta la conformación de los mismos. Las geometrías de estos compuestos se obtuvieron mediante mecánicas moleculares. Se correlacionan los datos de carbono con los parámetros estructurales calculados. Se realizó, hasta el momento de la presentación de esta tesis, la síntesis de dos de estas flavonas, y se asignaron sus señales de 17O-RMN.

Las hemoproteínas se encuentran en todos los organismos vivos y tienen una gran variedad de funciones, desde el transporte de ligandos hasta fenómenos bioquímicos redox. Las funciones de las hemoproteínas están típicamente asociadas a la interacción con pequeños ligandos, como O2, NO, HNO, H2S, O2-, etc. Una de las etapas fundamentales de esta interacción son la migración del ligando a través de la matriz proteica y su posterior unión al centro metálico del hemo. Estos procesos pueden limitar la velocidad del proceso global, con su consecuente impacto biológico sobre el organismo en que se encuentra la hemoproteína. La complejidad de las hemoproteínas en función de su estructura, o condiciones del medio (temperatura, presión, etc) requieren de la utilización de diversos enfoques para abordar un estudio de los procesos mencionados. El presente trabajo de tesis tuvo como objetivo estudiar, a partir de estudios teóricos, y métodos tanto de simulación computacional como experimentales, el proceso de migración y unión de ligandos a hemoproteínas. En primer lugar, se abordó un estudio teórico sobre los estimadores de energía libre derivados de la ecuación de Jarzynski, para distribuciones de trabajo generalmente obtenidas en simulaciones de dinámica molecular guiada, tomando como caso paradigmático la migración de ligandos en metaloproteínas. En segundo lugar, se estudió mediante diversas técnicas de simulación computacional clásica y multi-escala cuántico-clásica (QM/MM) la especiación de especies de sulfuro (H2S) en hemoproteínas, utilizando además las metodologías desarrolladas en el primer capítulo. Finalmente, se estudió mediante técnicas experimentales de láser flash fotólisis el efecto de la temperatura en la migración y unión de ligandos diatómicos en hemoglobinas truncadas pertenecientes a bacterias que habitan en condiciones diferentes de temperatura: P. Haloplanktis, B. Subtilis, y T. Fusca, que son consideradas psicrófilas, mesófilas, y termófilas, respectivamente.

Fil:Mac Cormack, Patricio Guillermo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

La esfingosina quinasa (SphK) 1 y 2 son quinasas lipídicas quecatalizan la formación de esfingosina-1-fosfato (S1P), una potente molécula de señalización con una amplia gama de efectos celulares como supervivencia celular, proliferación, angiogénesis, diferenciación, migración y función inmune, entre otras. Se ha demostrado que SphK1 y 2 se encuentran con una regulación incrementada en procesos tumorales y que su ablación o inhibición genética desaceleran el crecimiento tumoral y sensibilizan las células cancerosas a los agentes quimioterapéuticos. Dado que su estructura molecular ha sido recientemente reportada, en estetrabajo de tesis se propuso estudiar las principales características estructurales de esta proteína, como así también buscar nuevos inhibidores para estas enzimas, en lo posible más potentes y específicos.El presente trabajo es de naturaleza teórico-experimental y tiene un perfil integrativo y muy completo ya que se han realizado estudios de modelización molecular, síntesis química y ensayos biológicos. En el caso particular de los estudios de modelado, se han empleado diversas técnicas tales como cribado virtual, estudios de docking, simulaciones moleculares empleando dinámica molecular, análisis de descomposición por residuos, estudios de propensión dinámica de puentes de hidrógeno, modelado porhomología y cálculos computacionales empleando altos niveles de teoría como por ejemplo análisis QTAIM (Quantum Theory of Atoms In Molecules), entre otros.En este trabajo de tesis se han obtenido resultados de sumo interés tanto desde el punto de vista metodológico, como así también para la química medicinal en el diseño de nuevos ligandos. En el primer caso, mediante estudios de modelado molecular, se han adquirido importantes datos estructurales que son característicos del sitio catalítico de la enzima SphK1. Estos resultados permiten entender a nivel molecular, las particularidades del sitio activo de esta proteína que juega un rol central en diversos procesos fisiológicos de gran interés que incluyen procesos inflamatorios y el cáncer, entre otros. Además, mediante los estudios empleando cálculos QTAIM se ha demostrado la importancia de emplear estas técnicas en forma combinada con simulaciones de dinámica molecularpara determinar que porciones de los ligandos deben ser modificados para poder aumentar sus afinidades con su blanco molecular.Desde el punto de vista de interés de la química medicinal, seprodujeron numerosos nuevos inhibidores para las enzimas en estudio. A partir de un estudio de cribado virtual, se obtuvieron nuevos andamiajes estructurales que podrían ser utilizados para el diseño de nuevos inhibidores. Por otro lado, utilizando como estrategia de diseño tomar como estructura inicial a conocidos inhibidores de SphK1, también se consiguió diseñar, sintetizar y medir biológicamente dos nuevas series de inhibidores de esta enzima. Algunos de estos nuevos compuestos han mostrado unapotente actividad inhibitoria, comparable a la de algunas moléculas actualmente en uso. Además, se logró obtener un nuevo inhibidor de SphK2, el cual puede actuar como potencial agente anticancerígeno y antinflamatorio.