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Una política adecuada en el desarrollo de un país debe contemplar todos aquellos aspectos relacionados con la protección y control de sus recursos. En la evaluación del costo - beneficio de la adjudicación de zonas rurales para la ubicación de centros industriales o urbanos, uno de los recursos a considerar es el aire. Entre los estudios que se deben realizar para conocer el impacto que produciría la ubicación de una zona industrial o urbana sobre la calidad del aire, es necesario estudiar el potencial de contaminación atmosférico de la región. Este potencial se define como la capacidad de la atmósfera de asimilar o diluir los contaminantes a ser emitidos al aire. En general, el potencial se estudia conociendo el comportamiento de dos variables atmosféricas: el espesor de la capa límite atmosférica y la velocidad del viento promediada dentro de la capa límite o viento transporte. El objetivo de este trabajo es estudiar los parámetros atmosféricos que determinan el potencial de contaminación atmosférico desde el punto de vista climatológico para la República Argentina, de manera de poder caracterizar zonas con mayor potencial de contaminación dentro del país y proveer de una herramienta sobre la cual basarse en la planificación urbana e industrial del país. Utilizando once años de información meteorológica correspondiente a ocho estaciones meteorológicas de altura de la red del Servicio Meteorológico Nacional (Salta, Resitencia, Córdoba, Mendoza, Ezeiza, Santa Rosa, Neuquén y Comodoro Rivadavia) se estudió el comportamiento estacional y anual de la altura máxima media de la capa límite diurna, calculada a partir de los sondeos como el tope de la capa con base en superficie en donde se produce mezcla vertical y el gradiente de temperatura es cercano al adibático seco. Se relacionó los resultados con las direcciones de viento en superficie. Se desarrolló y evaluó un modelo evolutivo para la capa límite nocturna, basado en la ecuación de energía térmica turbulenta, considerando únicamente los procesos turbulentos y radiativos. Se aplicó el modelo a seis estaciones sinópticas de superficie de la red del Servicio Meteorológico Nacional (Resistencia, Córdoba, Rosario, Ezeiza, Mar del Plata y Comodoro Rivadavia) y se analizó el comportamiento estacional y anual de la altura máxima media de la capa límite nocturna utilizando 10 años de información horaria observada en cada una de ellas. Se relacionó los valores obtenidos con las direcciones de viento en superficie. Para las condiciones diurnas se estimaron los valores medios estacionales y anual de la velocidad de viento transporte y del índice de ventilación. Este índice es el producto de la altura de la capa límite diurna por la velocidad de viento transporte y mide la capacidad de autodepuración de la atmósfera. Se trazaron los campos medios estacionales y anual de las alturas máximas de capa límite diurna y de índice de ventilación de la atmósfera. Asimismo, se estudió la frecuencia de ocurrencia de condiciones de baja ventilación atmosférica en la República Argentina y se trazaron los campos medios de estas frecuencias. A partir de todo este análisis se determinaron zonas con alto potencial de contaminación atmosférico en la República Argentina. Para las condiciones diurnas las zonas con mayor potencial de contaminación atmosférico se encuentran en la región noreste y centro este del país, que incluye el corredor industrial Rosario - La Plata y en la zona cordillerana cercana a Mendoza. Para las condiciones nocturnas las áreas menos favorables para la dispersión de los contaminantes resultan ser Resistencia y Ezeiza.

Finchelstein, Diego

En la presente Tesis doctoral se propuso estudiar, en primera instancia, la producción de exopolisacáridos (EPS) por parte de diferentes cepas autóctonas de la colección del INLAIN aisladas de diversos nichos ecológicos y, a partir de las cuales, se seleccionó Lactobacillus fermentum Lf2 por su capacidad de producir altos niveles de EPS. La misma fue aislada como flora alterante de queso Tybo elaborado en la región, el cual presentaba defectos gasógenos causados por el metabolismo heterofermentativo de esta cepa. Este EPS fue estudiado abordando diversos aspectos que, según consideramos, son fundamentales para comprender el comportamiento de este compuesto a los fines de proponer su aplicación como ingrediente alimentario, con un potencial doble rol tecnofuncional. Primeramente, se evaluaron las condiciones de producción de EPS a escala laboratorio, mediante la modificación de diferentes parámetros de desarrollo de la cepa (pH, temperatura, tiempo) en un medio semidefinido. Posteriormente, aplicando estrategias de diseño experimental, se modificaron aquellos factores con mayor influencia en la producción de este metabolito (fuente de nitrógeno, fuente de carbono y tiempo). A partir de esta optimización se logró un rendimiento de hasta 2 g/L en las condiciones estudiadas hasta el momento, duplicando la producción obtenida en condiciones no optimizadas.Por otro lado, se caracterizó el extracto purificado desde el punto de vista químico y estrucutral mediante metodologías adecuadas (RMN, SEC-MALS, GC-MS y HPLC), pudiendo dilucidar que el extracto de EPS está compuesto mayoritariamente por dos fracciones de polisacáridos: un β-glucano de peso molecular relativamente elevado (1,8x103 kDa), cuya undidad repetitiva es un trisacárido compuesto por glucosa (dos glucosas unidas mediante enlaces β(1,3) y una ramificación en el segundo monosacárido compuesta por una molécula de glucosa unida por enlaces β(1,2)), y otro heteropolisacárido de peso molecuar medio (90 kDa), cuya unidad repetitiva es un disacárido formado por glucosa y galactosa (la cadena troncal consiste en moléculas de galactosa unidas por enlaces α(1, 6), todas ellas con ramificaciones de glucosa unida mediante enlaces α(1,2)). Ambas fracciones están presentes en una proporción similar, de aproximadamente 40 y 45%, respectivamente, en el extracto purificado. Asimismo, fue posible detectar otra fracción polisacarídica, de peso molecular mediano que representa sólo el 10% restante, y cuya composición y estructura se desconoce hasta el momento de escribir este manuscrito.Desde el punto de vista tecnológico, se abordó el estudio de su influencia en la textura y características organolépticas sobre distintas matrices lácteas, como son el yogur y el queso Cheddar, cuando se lo incorpora como ingrediente alimentario. El EPS adicionado como extracto crudo le otorgó consistencia y dureza a los yogures (en concentraciones de 300 y 600 mg/L), aumentando su pseudoplasticidad, con un leve efecto sobre la sinéresis y la organolepsis, indicando una suave interacción de la estructura polisacarídica y los componenentes de la matriz láctea (micelas de caseína, principalmente). En el caso de los quesos Cheddar, el extracto adicionado en un nivel de 1 g/L en la leche de elaboración no tuvo impacto significativo en la textura del producto final. Por otro lado, se estudió el rol funcional de este extracto de EPS incorporado a dos matrices lácteas, leche y yogur, mediante tres modelos in vivo (ratones BALB/c): estudio de su capacidad de protección frente a una infección por Salmonella enteritidis serovar Typhimurium; estudio de su rol inmunomodulador a nivel intestinal; y estudio de su rol probiótico/simbiótico sobre la microbiota intestinal, en forma individual y combinando el EPS con Bifidobacterium animalis subsp. lactis INL1, una cepa aislada de leche materna y con efectos probióticos ampliamente demostrados. A partir de estos ensayos se puso en evidencia la capacidad de proteger a los animales frente a una infección por Salmonella cuando se lo administró en leche, en una dosis de 9 mg/kg/día durante 25 días. Asimismo, se observó un rol inmunomodulador suave, mediado por IgA y por IL-6 (aumentaron los niveles de IgA en fluido intestinal, y disminuyó la citoquina proinflamatoria IL-6 en intestino delgado), en una dosis de 4,5 mg/kg/día durante 15 días de tratamiento, que se corresponde con la respuesta generalmente observada para polímeros de relativamente bajo peso molecular (~ <103 kDa), como el extracto de EPS estudiado. A partir del estudio de su rol prebiótico/simbiótico, cuando se lo administra como ingrediente alimentario en yogures (dosis de 9 mg/kg/día, durante 25 días), se observó un aumento en la producción de ciertos ácidos grasos de cadena corta (ácidos acético y butírico) y en los niveles del grupo Clostridium coccoides a lo largo del tratamiento por parte del EPS individualmente, así como un efecto bifidogénico cuando se lo combinó con la bifidobacteria.Otro objetivo planteado para esta Tesis, y que surgió a partir de una colaboración con el Prof. Paul O?Toole (UCC, Irlanda), fue estudiar el/los cluster/s genético/s involucrado/s en la síntesis de EPS de L. fermentum Lf2. Para esto, se comenzó por secuenciar el genoma bacteriano y, mediante análisis bioinformáticos, se logró ensamblar el genoma y encontrar genes que codifican enzimas que participan en la síntesis de EPS. A partir del concocimiento de la secuencia genómica (aún en formato draft), se pudieron identificar muy recientemente 3 clusters genéticos involucrados en la síntesis de EPS, ubicados en diferentes posiciones del genoma, lo que hace de L. fermentum Lf2 una cepa con características muy particulares, diferente a lo reportado para esta especie bacteriana. Asimismo, y debido a la importancia de contar con una variante de esta cepa incapaz de producir EPS, se construyó una mutante knockout (KO) para un gen codificante de una enzima clave en el proceso de síntesis de heteropolisacáridos, la glicosiltransferasa cebadora pGT1 (ORF 119, cluster 1). En referencia a este estudio, a pesar de que se pudo eliminar este gen, la cepa KO fue fenotípicamente similar a la wildtype. En base a lo expuesto, se puede concluir que L. fermentum Lf2, una cepa autóctona de nuestra región de influencia, tiene una particular relevancia en relación a su elevado rendimiento en la producción de EPS (cercano a 2 g/L, constituido mayoritariamente por dos fracciones polisacarídicas de elevado y mediano peso molecular), que fue capaz de aportar, como ingrediente alimentario, un doble rol tecnológico y funcional, mejorando la textura de la matriz donde se aplica y ejerciendo ciertos beneficios a la salud del consumidor (protección frente a una infección, rol inmunomodulador y rol prebiótico/simbiótico).Finalmente, caber remarcar la relevancia de esta cepa, aislada a partir de un evento negativo de la industria láctea y que ha demostrado diversos aspectos positivos a partir de este estudio, todos vinculados a la producción de una combinación de homo y heteropolisacáridos, una característica inédita, al menos, para cepas de L. fermentum.

En la presente tesis, se propuso un estudio de diferentes cepas autóctonas de la colección INLAIN, aisladas de diferentes nichos ecológicos, y de su capacidad para producir exopolisacáridos (EPS). De los resultados obtenidos, Lactobacillus fermentum Lf2 fue seleccionada por su capacidad para producir altos niveles de EPS. Este metabolito se estudió abordando varios aspectos que, creemos, son esenciales para comprender el comportamiento de este compuesto, con el fin de sugerir su aplicación como ingrediente alimentario, con un posible doble papel funcional-tecnológico. De este trabajo se puede concluir que L. fermentum Lf2, una cepa nativa de nuestra región de influencia, tiene una relevancia particular en relación con su alto rendimiento en la producción de EPS (cerca de 2 g/l en condiciones optimizadas, constituido por dos polisacáridos de alto y mediano peso molecular), que puede proporcionar, como ingrediente alimentario, funciones tanto tecnológicas como funcionales, mejorando la textura de la matriz donde se aplica y ejerciendo ciertos beneficios para la salud del consumidor (protección contra la infección de Salmonella , funciones inmunomoduladoras y prebióticas/simbióticas cuando se combinó con la cepa probiótica y autóctona B. animalis subsp. lactis INL1). Además, a partir de la secuencia del genoma, se pudieron identificar los clusters genéticos implicados en la biosíntesis de EPS, y se pudo obtener un mutante KO que carecía de un gen que codifica una enzima esencial para la síntesis de EPS.

El propósito general de este trabajo fue contribuir al conocimiento sobre el potencial metanogénico y el valor nutricional de varias forrajeras tropicales (i.e. metabolismo fotosintético C4). Se analizaron Milium coloratum; Chloris gayana; Paspalum dilatatum; Urochloa brizanta; Cenchrus ciliaris y Megathyrsus maximus, además de Alfalfa (Medicago sativa) y Raigrás (Lolium perenne), evaluando las características nutricionales y el rol de los compuestos solubles (CS), las características de la pared celular (PC) y la presencia de compuestos secundarios (i.e. taninos condensados, TC) sobre la eficiencia de digestión y los productos de la fermentación (gases, ácidos grasos volátiles (AGV) y biomasa microbiana, BM). Se utilizó la técnica de producción de gas in vitro (PG), y se hipotetizó que una pre-incubación del licor ruminal generaría un inóculo más homogéneo, conjetura que resultó refutada. Aún teniendo perfiles químicos similares, se encontró un comportamiento heterogéneo en la eficiencia de digestión y potencial metanogénico de las forrajeras C4, dependiente tanto de caraterísticas de los CS como de las PC. Al eliminar los CS de P. dilatatum, aumentó la digestibilidad y disminuyó la PG (con el consecuente aumento de BM), lo cual indica que algún CS (o el mismo lavado) afectó la fermentación sólo en este forraje. Asimismo, el secado de los sustratos previo a la incubación in vitro alteró la fermentación en forma diferencial. La adición de extractos de TC indujo diferencias en los perfiles fermentativos en las forrajeras, por lo cual se recomienda una mejor caracterización de los TC para estudios futuros. A su vez, el análisis estequiométrico de los procesos bioquímicos del rumen demostró que la relación entre los AGV y la PG dependería de las diferencias asociadas al sustrato, sugiriendo la necesidad de profundizar su estudio.

El propósito general de este trabajo fue contribuir al conocimiento sobre el potencial metanogénico y el valor nutricional de varias forrajeras tropicales (i.e. metabolismo fotosintético C4). Se analizaron Milium coloratum; Chloris gayana; Paspalum dilatatum; Urochloa brizanta; Cenchrus ciliaris y Megathyrsus maximus, además de Alfalfa (Medicago sativa) y Raigrás (Lolium perenne), evaluando las características nutricionales y el rol de los compuestos solubles (CS), las características de la pared celular (PC) y la presencia de compuestos secundarios (i.e. taninos condensados, TC) sobre la eficiencia de digestión y los productos de la fermentación (gases, ácidos grasos volátiles (AGV) y biomasa microbiana, BM). Se utilizó la técnica de producción de gas in vitro (PG), y se hipotetizó que una pre-incubación del licor ruminal generaría un inóculo más homogéneo, conjetura que resultó refutada. Aún teniendo perfiles químicos similares, se encontró un comportamiento heterogéneo en la eficiencia de digestión y potencial metanogénico de las forrajeras C4, dependiente tanto de caraterísticas de los CS como de las PC. Al eliminar los CS de P. dilatatum, aumentó la digestibilidad y disminuyó la PG (con el consecuente aumento de BM), lo cual indica que algún CS (o el mismo lavado) afectó la fermentación sólo en este forraje. Asimismo, el secado de los sustratos previo a la incubación in vitro alteró la fermentación en forma diferencial. La adición de extractos de TC indujo diferencias en los perfiles fermentativos en las forrajeras, por lo cual se recomienda una mejor caracterización de los TC para estudios futuros. A su vez, el análisis estequiométrico de los procesos bioquímicos del rumen demostró que la relación entre los AGV y la PG dependería de las diferencias asociadas al sustrato, sugiriendo la necesidad de profundizar su estudio.

La maduración del sistema nervioso es el resultado de un intrincado balance entre mecanismos de proliferación y diferenciación neuronal, apoptosis y refinamiento sináptico. Estos procesos no son exclusivos de la vida embrionaria, sino que algunas estructuras nerviosas se recambian continuamente aun durante la vida adulta. El caso mejor conocido es el de las neuronas receptoras olfatorias (ORNs), en las cuales este fenómeno se verifica durante toda la vida en todos los vertebrados analizados. El recambio cíclico de las ORNs ocurre también en respuesta a la muerte neuronal masiva provocada por la destrucción del epitelio olfatorio (EO), haciendo de este sistema un excelente modelo para el estudio de la neurogénesis y de la regeneración neuronal. El propósito de esta tesis es analizar algunos aspectos poco conocidos del proceso de neurogénesis usando un modelo de destrucción del EO en larvas de anuros por inmersión en sulfato de zinc (ZnSO4) desarrollado previamente en nuestro laboratorio. Para ello diseñamos una prueba comportamental con el fin de evaluar la capacidad de los animales de responder a estímulos olfatorios durante el proceso de regeneración. Esta herramienta nos permite analizar la funcionalidad del EO y luego procesar a los mismos animales para estudiar los fenómenos de proliferación celular, diferenciación neuronal y participación de factores tróficos en ese proceso mediante técnicas histológicas e inmunohistoquímicas. Observamos que los animales que responden al estímulo presentan niveles normales de proliferación celular y un grado avanzado de diferenciación de las ORNs a nivel histológico y de expresión de marcadores de maduración neuronal, aunque el tamaño de esta población celular es pequeño en relación a los animales intactos. A partir de esto concluimos que el grado de avance de la recuperación morfológica del EO requerido para la readquisición de la funcionalidad es relativamente escaso. Por otro lado, el análisis de la distribución del Factor Neurotrófico Derivado del Cerebro (BDNF) indica que aumenta su expresión en regiones específicas del sistema olfatorio luego del tratamiento con ZnSO4, lo que sugiere que desempeña un papel importante en la reconstitución del EO y su reconexión con el bulbo olfatorio.

Tesis de maestría

El trabajo de Tesis doctoral es interdisciplinario e incluye dos temáticas diferentes. Por un lado, considera un tema de indudable actualidad y de marcado interés tecnológico. Este aspecto del trabajo está en relación con la inhibición de la corrosión de aceros al carbono en medios ácidos empleando inhibidores orgánicos de corrosión provenientes de fuentes de origen natural y sintético. Se investigan los efectos de las condiciones experimentales sobre la eficacia del inhibidor. La eficiencia de inhibición resulta elevada en las condiciones de estudio. En aquellos casos en los cuales ha sido posible, se propone un mecanismo de acción del inhibidor. Por otro lado se incluye la síntesis limpia (en ausencia de solvente y empleando catalizadores sólidos) de tres nuevos compuestos orgánicos nitrados, y los resultados se comparan con aquellos provenientes del empleo del procedimiento convencional. Se estudian las propiedades electroquímicas y físicoquímicas de los nuevos compuestos, la generación y acumulación del anión radical derivado de uno de ellos, y la estabilidad de la especie radicalaria en solución de solvente aprótico y en presencia de agua.

En la teoría de marcos se han considerado varios problemas de investigación que se encuentran relacionados con algunos tópicos centrales de otras áreas del análisis funcional y la teoría de operadores. Un ejemplo de esta situación es el llamado problema de diseño de marcos. En este caso el problema es el de hallar marcos con cierta estructura, más precisamente con operador de marco y normas de los elementos de marco pre-establecidas. Este problema está íntimamente relacionado con el teorema de Schur-Horn de la teoría de mayorización. Esto ha motivado recientemente el interés y desarrollo de resultados en estas áreas de investigación. El desarrollo de la teoría de marcos está también influenciado por las aplicaciones de esta teoría a situaciones reales; como ejemplo, podemos considerar la transmisión de señales a través de canales con ruido: en este caso, el ruido perturba los datos transmitidos y el problema es hallar códigos de transmisión y estrategias de reconstrucción que minimicen el error en la recuperación de las señales. En este contexto, los llamados marcos ajustados constituyen una clase importante, no sólo debido a la simpleza de su fórmula de reconstrucción, sino a que además presentan robustez ante problemas que surgen en las aplicaciones, como el mencionado anteriormente. J.J. Benedetto y M. Fickus introducen una herramienta muy útil para el estudio geométrico de los marcos ajustados en espacios de Hilbert de dimensión finita: el potencial de marco (PM) (también llamado potencial de Benedetto-Fickus). Recientemente, ha habido interés en la estructura de marcos que minimizan otro potencial, llamado error medio cuadrático (MSE). El estudio del potencial de marco y del MSE están a su vez relacionados con la noción de mayorización del análisis matricial; en efecto, sucede que esta sencilla noción explica las desigualdades halladas para estos funcionales en la teoría de marcos finitos, así como la estructura espectral de los mínimos (bajo ciertas condiciones de normalización). Este es, a su vez, el punto de partida para el desarrollo de los llamados “potenciales convexos” que incluyen el potencial de marco y el MSE, y que proporcionan una medida de la dispersión del espectro de los operadores de marcos. Como ejemplo específico de los problemas mencionados anteriormente, consideramos la siguiente situación concreta. Sea L2 (Rk) el espacio de Hilbert complejo - con respecto a la medida de Lebesgue - y la representación unitaria de Zk determinada por Tl en L (L2 (Rk)) con l en Zk , donde Tl (f)(x)=f(x-l), para x en Rk. Sea W un subespacio invariante por traslaciones enteras (denominado SIT) de L2 (Rk), es decir que W es invariante bajo la acción de Tl para todo l en Zk. Sea F una familia finita en W. Entonces, la familia generada por traslaciones E (F) está contenida en W. Un problema natural en este contexto es el de describir las posibles estructuras de los marcos E (F) (denominados marcos SG); este problema puede considerarse un problema de diseño estructurado. Concretamente, se trata de describir las relaciones entre el espectro y las normas de tales marcos. Por otro lado, en el caso en que E (F) resulte un marco para W resulta de interés entender la familia de marcos E (G) que resultan duales para E (F), que se obtengan por traslaciones enteras de una familia inicial G. Vale la pena aclarar que la noción de potencial de marco definida por Benedetto y Fickus no tiene una extensión natural al conjunto de marcos para un espacio de Hilbert de dimensión infinita. Sin embargo, utilizando un entorno adecuado, veremos que es posible extender la noción general de potencial convexo al contexto de marcos E(F) generados por traslaciones de una familia finita F. Estas extensiones caracterizan a los marcos E(F) que son ajustados como sus minimizadores, bajo ciertas restricciones naturales. Esto sugiere a su vez, el estudio de los llamados diseños óptimos con propiedades predeterminadas. Otro resultado de esta tesis, es el de diseño óptimo de marcos. Precisamente, si W y V son subespacios invariantes por traslaciones de L2(Rk), tales que la suma directa de uno de ellos con el ortogonal del otro es L2(Rk) y F es una familia finita tal que E(F) es un marco para W, hemos obtenido condiciones necesarias y suficientes para la existencia de duales oblicuos de E(F). Por otra parte, utilizando la metodología de construcción water-filling se resuelve totalmente el problema de diseño de marcos duales óptimos con restricciones de norma, resultando estos duales más estables que el dual oblicuo canónico. En este trabajo de tesis también hemos desarrollado una extensión del Teorema de Schur-Horn para campos medibles de matrices semi-definidas positivas y tenemos en cuenta las posibles estructuras finas de los marcos SG para SIT's finitamente generados. Este tipo de análisis, también representa un problema de diseño de marco, donde las características prescriptas se obtienen en términos de alguna estructura interna (o bien) es inherente a la sucesión de Bessel SG, relativa a W SIT finitamente generado. Además, mostramos que la teoría de Fan-Pall para campos medibles de matrices semi-definidas positivas puede usarse para obtener una parametrización de sucesiones de Bessel SG con propiedades predeterminadas. A la vez, usamos estos resultados para mostrar que existen mínimos de un potencial convexo arbitrario (pero fijo) con normas predeterminadas. Como herramienta para abordar este problema, consideramos la noción de mayorización en espacios de probabilidades. Además consideramos dos problemas intrínsecos a la dualidad oblicua en dimensión finita. En primer lugar notamos que el dual oblicuo canónico de una rotación rígida de F, en general, no es una rotación rígida del dual oblicuo canónico de F (como si ocurre en la dualidad clásica). Así, calculamos la rotación rígida óptima de W tal que el dual oblicuo canónico de la rotación rígida es óptimo respecto a la submayorización, entre todas las rotaciones rígidas. Esto implica una familia de desigualdades en términos de potenciales convexos. En segundo lugar, consideremos la norma aliasing correspondiente al muestreo consistente asociado a los subespacios V y W. La norma aliasing mide la incidencia del complemento ortogonal de W en el esquema de codificación-decodificación (consistente) correspondiente a la proyección oblicua sobre W a lo lardo de V ortogonal. Calculamos de forma exacta la norma aliasing correspondiente al muestreo consistente. Además introducimos la noción de aliasing para pares duales oblicuos (F, G) que mide la incidencia del complemento ortogonal de W en el esquema de codificación-decodificación (consistente) correspondiente a F y a G. En este contexto calculamos las rotaciones rígidas que minimizan el aliasing de los pares duales para el marco fijo F. Extendemos la noción del aliasing para el caso de subespacios invariantes por traslaciones finitamente generados.