Proyectos de Investigación: FCEN - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

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  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Bigeoquímica- ICA-FCA-ICES M018

    Pilot testing for the construction and evaluation of a "Debugger Plant Module" for bioremediation of water contaminated with heavy metals and radioisotopes.

    Director: Adalgisa, Scotti | CoDirector: Mario Humberto, Rodriguez

    Palabras clave: Módulo Depurador Vegetal - Biorremediación - Aguas - Metales pesados - Radioisótopos

    Objetivos

    Objetivo General

    Realizar una prueba piloto de captación de Zn, Mn, Sr, U en agua contaminada utilizando un MDV con el sistema biorremediador conformado por Helianthus annus Rhizophagus irregularis en sustrato con Zn y cenizas volcánicas.

    Construir un MDV  eficiente para el testeo de sistemas biorremediadores

    Objetivos Específicos

    Obtener una disminución significativa de la concentración de los elementos contaminantes en el agua de ingreso y egreso del sistema.

    Obtener un buen porcentaje de colonización micorrizica.

    Obtener altos coeficientes de bioacumulación en parte aérea y radicular de la especie vegetal.

     

    Resultados esperados

    1- Se espera construir un MDV en la Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Cuyo.

    2- Se espera que el sistema biorremediador compuesto por Helianthus annuus-Rhizophagis irregularis en presencia de Zn como cofactor enzimático y cenizas volcánicas, analizado en la prueba piloto de MDV, se comporten con igual o mayor eficiencia que en las pruebas a escala laboratorio (en maceta).

    3- Se espera  que  los  coeficientes  de bioacumulación en la parte aérea y radicular de Helianthus annuus sean altos, del orden a los registrados en las pruebas en maceta.

    4- Se espera que el porcentaje de colonización radicular del Rhizophagus irregularis sea del orden al registrado en la prueba en laboratorio, en maceta.

    5- Se espera que el MDV sea útil para el testeo de otro sistemas biorremediadores.

    6- Se espera publicar los resultados que se desprendan de este proyecto en revistas científicas.

    Descripción

    El uso de plantas en asociación con microorganismos y otros sistemas biológicos es una técnica de gran potencial aplicativo para la remediación de suelos y aguas contaminadas de metales pesados, radioisótopos e hidrocarburos.

    Hemos comprobado que la simbiosis Helianthus annuus - Rhizophagus irregularis es eficiente para la captación de metales pesados y radioisótopos, también que el agregado de Zn y cenizas volcánicas al sustrato mejora muy significativamente el sistema.

    En la bibliografía hay experiencias en sistemas Modulados  Depuradores Vegetales (MDV) en medios pantanosos, con plantas acuáticas para la depuración de residuos orgánicos.

    Nuestra propuesta es introducir el sistema biorremediador en un "Módulo Depurador Vegetal" como una prueba piloto de este sistema.

    Esta MDV estará constituido como un sistema aislado del medio,  impermeabilizando el suelo con un aislante, sobre el cual se proyecta una cañería de recolección del agua. Sobre este sistema hidráulico se coloca el sustrato construido por tierra, ceniza volcánica y Zn como catalizador enzimático. No se arrojarán los contaminantes al medio.

    Este sustrato recepcionará  al Helianthus annuus y a la micorriza arbuscular.

    En el sistema ingresa agua contaminada artificalmente con metales pesados y radioisotopos, atraviesa el sistema de biorremediación y se recolecta a la salida.

    Los metales a testear en una primera etapa son los que ya han sido testeados a escala de laboratorio en la convocatoria Sectyp 2011-2013, a saber Zn, Mn, Sr y U.

    La incorporación de agua con U se realizará con la colaboración de la CNEA quien estará a cargo de la información necesaria para recolectar agua conteniendo U de la cuenca hídrica analizada previamente por la CNEA.

    En una segunda etapa se pueden testear otros contaminantes, preferentemente referidos a la contaminación generada por la industria vitivinícola u otras de interés.

    Este sistema prevee la modificación de la simbiosis utilizada debido a que es posible modificar el sustrato con otras especies vegetales y otra micorriza.

    Nuestra propuesta es ampliar el estudio en etapas sucesivas a las especies de Astereaceae, Gramineaceae y Brasicaceae en simbiosis (de las 2 primeras) con la familia Glomeromicetales.

    De esta manera se podra tener un sistema modular que puede interrelacionarse con otras especies vegetales que van reteniendo distintos tipos de contaminantes como por ejemplo hidrocarburos.

    El  MDV representan una respuesta de gran interés para los problemas de contaminación de suelo y agua por la simplicidad contructiva su economía, largo ciclo de vida útil y adaptabilidad como también por la capacidad de realizar un mejoramiento del aspecto ecologico local.

     

    Transferencia

    La transferencia de los resultados de este proyecto están orientados a la población en general y a los empresarios y agentes gubernamentales en particular, como así también al sector científico-técnico.

    La transferencia al sector empresarial está prevista a las empresas dedicadas a la remediación ambiental, en la actualidad la Empresa GT Ingeniería ambiental S.A. ha manifestado su interés, se está tramitando un modelo de convenio.

    La transferencia al sector gubernamental está prevista en primera instancia a la Comisión Nacional de Energía Atómica que ya ha manifestado su interés en el proyecto.

    La transferencia al sector científico-tecnológico no sólo se verá efectivizado mediante la difusión científica y publicaciones sino por la posibilidad de realizar experimentaciones en el MDV.

     

    Inglés

    The use of plants in association with microorganisms and other biological systems is a technique of great potential application for the remediation of contaminated soil and water of heavy metals, radioisotopes and hydrocarbons.

    We verified that the symbiosis Helianthus annuus - Rhizophagus irregularis is efficient for capturing heavy metals and radioisotopes, also adding volcanic ash Zn and the substrate greatly improves the system.

    The literature Modulated systems experience Scrubbers Plants ( MDV ) in marshy media with aquatic plants for the purification of organic waste.

    Our proposal is to introduce a system bioremediator ' Debugger Module Plant ' as a pilot test of this system.

    This MDV be constituted as a system isolated from the environment , waterproofing the ground with an insulator on which projects a water collection pipe . About this hydraulic system constiruido substrate is placed on the ground, volcanic ash and Zn as enzymatic catalyst . Contaminants should not be thrown in the middle.

    This substrate take delivery at Helianthus annuus and arbuscular mycorrhiza .

    In the system enters artificially contaminated water with heavy metals and radioisotopes , through the bioremediation system and collected on departure.

    The metals to be tested in the first stage are those that have been tested on a laboratory scale in the call Sectyp 2011-2013 , namely Zn , Mn , Sr and U.

    The addition of water with U be held in collaboration with CNEA who is in charge of the information needed to collect water containing U watershed previously analyzed by CNEA .

    In a second phase contaminants can be tested , preferably related to the pollution generated by the wine industry or other interest .

    This system provides for the modification of the symbiosis used because it is possible to modify the substrate with other plant species and a mycorrhizal .

    Our proposal is to extend the study in successive stages Astereaceae species , Brassicaceae Gramineaceae and in symbiosis ( the first 2 ) with Glomeromicetales family .

    In this way could have a modular system that can interact with other plant species that are holding different types of contaminants such as hydrocarbons.

    The MDV represent a response of great interest to the pollution problems of soil and water for its economy constructive simplicity , long life cycle and adaptability as well as by the ability to make an improvement of the local ecological aspect .

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Instituto de Ciencias Básicas M002

    Uptake and intracellular distribution of gold nanoparticles functionalized with cell penetrating peptides

    Director: MARIA VICTORIA, BERBERIAN | CoDirector: De Blas, Gerardo Andrés

    Palabras clave: Nanomateriales, Nanoparticulas modificadas, Biologia Celular, Síntesis Química, Fusion de Membranas

    Objetivos

    A pesar de la gran cantidad de trabajos publicados en nanotecnología, todavía no existe un modelo establecido que explique la cinética de absorción, distribución y localización de NPs en células vivas en función de su tamaño, carga y composición química; o que diferencie la relevancia de cada una de estas variables según el tipo de célula blanco [1-3].

    En términos generales, la evidencia experimental indica que el transporte de NPs a través de la membrana plasmática puede ser difusivo, endocítico, o involucrar una combinación de ambos mecanismos [1-3]. Dado que la ocurrencia de procesos difusivos y endocíticos en paralelo dificulta el análisis de cada mecanismo por separado, el objetivo general de este proyecto es estudiar cuantitativamente el mecanismo y la cinética de incorporación de NPs en células no-endocíticas, usando como modelo espermatozoides humanos. Por otra parte, el estudio de la fisiología espermática es central para abordar en forma racional problemas de fertilidad e infertilidad que tienen un enorme interés en reproducción humana y animal. Una dificultad para estudiar esta célula es que es transcripcional y traduccionalmente inactiva. Esto implica que no se pueden utilizar estrategias de sobre-expresión o silenciamiento génico. Por lo tanto esperamos que este proyecto caracterice una serie de NPs que serán herramientas especialmente útiles para estudios de fisiología espermática.

    Los objetivos específicos del proyecto son:

    1. Sintetizar y caracterizar nanopartículas de oro con tamaños en el rango de 10 - 100 nm. Las NPs de oro nos permitirán estudiar efectos de forma y tamaño sobre la cinética de absorción y redistribución en compartimientos intracelulares.
    2. Derivatizar la superficie de las nanopartículas con péptidos de penetración celular (CPPs). El uso de este recubrimiento nos permitirá modular la interacción efectiva entre la NP y la membrana celular.
    3. Exponer a los espermatozoides a NPs de distintos tamaños recubiertas con CPPs e investigar su cinética de incorporación y su distribución en el interior de la célula mediante microscopía electrónica de transmisión y confocal de fluorescencia. El objetivo de estos experimentos es construir curvas que muestren, para cada tamaño, el número de NPs que puedan atravesar la membrana en función del tiempo.   
    4. Las NPs de oro serán usadas para administrar moléculas bioactivas que afecten la fisiologia del espermatozoide. Para ello se funcionalizara la superficie de las NPs con moléculas pequeñas, tales como AMPc o Adenofostina (agonista de canales de calcio dependientes de IP3), que tienen efecto en la exocitosis acrosomal, proceso que ha sido extensamente estudiado en el grupo del Dr. Mayorga. Para ello se pondrán las NPs conteniendo las moléculas bioactivas en contacto con las células y se investigara el efecto del fármaco en función del tiempo. 

    REFERENCIAS:

    [1] Levy, R.I.; Shaheen, U.; Cesbron, Y.; Violaine Sée, V.; Nano Reviews (2010), 1, pp. 4889.

    [2] Giljohann, D.A.; Seferos, D.S; Daniel, W., Massich, M.D.; Patel, P.C. and Mirkin, Angew C.; Chem. Int. Ed. (2010), 49, pp. 3280.

    [3] Mailander, V. and Landfester, K.; Biomacromolecules (2009), 10, pp. 2379.

    Resultados esperados

    Los resultados esperados se alinean con la concreción de los objetivos específicos planteados anteriormente. 

    En primer lugar, se espera lograr un método de síntesis que permita producir rápida y eficientemente NPs de oro recubiertas con CPPs. Es importante que el camino de síntesis elegido pueda aplicarse a distintos tipos de CPPs, que involucre el mínimo número de pasos necesarios, que las partículas puedan ser purificadas fácilmente, y almacenadas por un tiempo razonablemente largo. También es importante que el coloide sea estable ante cambios moderados en la fuerza iónica del medio, para que el mismo no coagule al ser puesto en contacto con la célula.

    En segundo lugar se espera que, dependiendo del CPP y de su concentración en la superficie de la partícula, las NPs muestren mayor o menor afinidad por la superficie de la célula. Esto se pondrá en evidencia a través de los estudios de microscopía. En general, mientras mayor sea la concentración superficial del CPP se espera que mayor sea la concentración de partículas adheridas a la membrana celular.

    En cuanto a la velocidad de transferencia a través de la membrana, se espera que la misma este modulada tanto por el tamaño de la partícula como por la concentración superficial de péptido. A concentración de CPP constante, las partículas de tamaño pequeño podrían atravesar la membrana más fácilmente que las grandes, debido a que el costo energético de generar una perforación circular en la membrana aumenta linealmente con el radio de la misma. A tamaño de partícula constante, se espera que al aumentar la concentración superficial de péptido aumente la velocidad de transferencia.

    Descripción

    El uso de nanopartículas (NPs) en medicina ha suscitado  gran interés en los últimos años debido a sus posibles aplicaciones como vehículos para transporte y suministro de fármacos, o como herramientas de monitoreo y diagnóstico. A pesar de la gran cantidad de publicaciones existentes en esta área, todavía no existe un modelo establecido que explique la cinética de absorción, distribución y localización de NPs en células vivas en función de su tamaño, carga y composición química; o que diferencie la relevancia de cada una de estas variables según el tipo de célula blanco. La evidencia experimental indica que el transporte de NPs a través de la membrana plasmática puede ser difusivo (o de translocación), endocítico, o involucrar una combinación de ambos mecanismos. El objetivo de este proyecto es estudiar cuantitativamente el mecanismo y la cinética de incorporación de NPs de oro en células no-endocíticas, usando como modelo espermatozoides humanos. Para ello se recurrirá a una combinación de técnicas de síntesis orgánica, biología celular, microscopia electrónica y microscopia confocal de fluorescencia. El proyecto involucra: i) la síntesis y caracterización de nanopartículas de oro esféricas y en forma de barra con tamaños en el intervalo de 10-100 nm; ii) su derivatización superficial con péptidos de penetración celular (CPPs); iii) el estudio de los efectos de tamaño, forma y cobertura de las NPs en la cinética de absorción y acumulación en el interior de las células y iv) el suministro de NPs de Au conteniendo moléculas bioactivas que afecten a la actividad espermática.

    Transferencia

    El estudio de la interacción de NPs con sistemas biológicos abre nuevas perspectivas en cuanto al desarrollo de herramientas de diagnóstico y tratamiento de enfermedades, y es un paso necesario en la evaluación del impacto ambiental de la nanotecnología. La membrana lipídica es la principal barrera de protección celular, y la interacción de NPs con biomembranas tiene efectos determinantes en su velocidad de absorción y redistribución en el interior de la célula. Existen numerosos interrogantes en cuanto a los mecanismos de absorción de NPs en células vivas. Los resultados de este proyecto ayudarán a responder preguntas concernientes al proceso de translocación física de NPs a través de la membrana (proceso no endocítico), y nos permitirán entender el rol del tamaño, la forma y la cobertura superficial de las NPs en el proceso de absorción. Por otro lado el proyecto tiene relevancia desde el punto de vista del impacto ambiental y la toxicología de nanopartículas

    Las actividades a desarrollar dentro del marco del proyecto serán organizadas de manera tal de maximizar los beneficios sociales en lo referente a: i) Educación a través del dictado de cursos de grado y post-grado en áreas de vacancia (química orgánica, biofísica y nanomateriales). ii) Orientación vocacional para estudiantes de nivel secundario, a través de la organización de charlas, visitas a escuelas y mediante la oferta de pasantías de investigación cortas en el Instituto de Ciencias Básicas de la UNCUYO. iii) Divulgación del conocimiento generado, a través del dictado de conferencias destinadas al público en general.

    En resumen, las posibilidades de investigación y desarrollo dentro del marco del proyecto son amplias y de gran impacto académico, y el proyecto contribuirá a establecer una nueva línea de trabajo en el área de la nanotecnología en el Instituto de Ciencias Básicas de la UNCUYO.

    Inglés

    Over the past decades nanoparticles (NPs) have prompted a large amount of research in pharmaceutical sciences, as they present themselves as new tools in the design of drug delivery systems, or as monitoring agents for medical imaging. It is noticeable, however, that despite the large body of bibliography in this area there is no consensus yet on the way NPs are internalized and distributed within living cells, according to their size, shape and chemical composition of the surface [1-3]. The experimental evidence suggests that NPs transport across the cell membrane may be diffusive, endocytic, or occurs through a combination of those two processes [1,3]. Diffusion across the membrane can be mediated both by the formation of a trans-membrane pore, or an invagination of the lipid bilayer. The endocytic mechanism involves a complex series of biochemical events.

    The main aim of this project is to investigate the interaction, and potential internalization, of gold NPs covered with cell penetrating peptides in living cells. The purpose of the project is to focus on the simplest diffusive mechanism, leaving aside the complex endocytic pathway.  In order to satisfy this requirement we resort to human sperms as target cells, since endocytosis is severely impaired in sperms.

    On the technical side the project involves: i) the synthesis and characterization of spherical and elongated gold NPs with sizes in the range of 10-100 nm; ii) functionalizing the surface of these particles with cell penetrating peptides (CPP); iii) investigating the effect of size, shape and the amount of CPP attached to the NPs, on the absorption kinetics of the particles and the level of accumulation inside the cell.

    REFERENCIAS:

    [1] Levy, R.I.; Shaheen, U.; Cesbron, Y.; Violaine Sée, V.; Nano Reviews (2010), 1, pp. 4889.

    [2] Giljohann, D.A.; Seferos, D.S; Daniel, W., Massich, M.D.; Patel, P.C. and Mirkin, Angew C.; Chem. Int. Ed. (2010), 49, pp. 3280.

    [3] Mailander, V. and Landfester, K.; Biomacromolecules (2009), 10, pp. 2379.

    [8] Murphy, C.; et al. .; Acc. Chem. Res. (2008), 12, 1721.

    [9] Daniel, M.C. and Astruc, D.; Chem. Rev. (2004), 104, 293.

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Instituto de Biología Agrícola de Mendoza M008

    Woody perennials photobiology

    Director: Carina Veronica, Gonzalez | CoDirector: Maria Fernada , Silva

    Palabras clave: vid, fitocromos, relaciones hidricas, economía del carbono

    Objetivos

    Objetivo general: Estudiar el efecto del ambiente lumínico percibido por fotorreceptores sobre la economía de agua y el carbono de plantas de vid.

     

    Objetivos específicos:

    Obj. 1: Estudiar el efecto de percepción de altas R:RL sobre la capacidad fotosintética de las plantas.

    Obj. 2: Estudiar el efecto de la percepción de altas R:RL sobre la conductancia hidráulica de las plantas.

    Obj. 3: Estudiar el efecto de la percepción de altas R:RL sobre la eficiencia de uso de agua (EUA).

    Obj. 4: Evaluar el efecto de plantas aclimatadas a altas R:RL bajo condiciones de estrés hídrico.

    Resultados esperados

    Durante el primer año (2013-2014) de experimentos se espera responder las hipótesis 1, 2 y 3; mientras que en el segundo año (2014-2015) se espera responder la hipótesis número 4. Es importante destacar que estos experimentos ya se encuentran en curso (inicio: 27 septiembre 2013) y que además se prevé realizar dos repeticiones por año ya que se cuenta con plantas almacenadas a 4°C, las cuales serán colocadas en condiciones de luz, temperatura y humedad para brotar.

    Descripción

    Las plantas utilizan la luz no solo como fuente de energía para llevar a cabo el proceso fotosintético, sino también como una fuente de información del ambiente circundante. La dirección, duración, cantidad y calidad de la luz, son señales o estímulos lumínicos que son  percibidos por distintos tipos de fotorreceptores vegetales, los cuales le permitirán a las plantas ajustar su crecimiento y desarrollo a las condiciones reinantes del ambiente. Los fotorreceptores vegetales regulan diversas funciones durante todo el ciclo de vida de las plantas como la germinación, la desetiolación, el síndrome de escape al sombreado, la floración, distintos tipos de tropismos, etc. Asimismo, en los últimos años se ha descubierto el rol de los fotorreceptores sobre la tolerancia a distintos tipos de estreses, tanto bióticos (hervivoría y enfermedades) como abióticos (frío y sequía) a través de la modulación de la sensibilidad a distintas hormonas vegetales. El objetivo del proyecto es estudiar respuestas asociadas a la percepción del ambiente lumínico en una especie leñosa de importancia económica para la región de Cuyo: la vid (Vitis vinifera L). El proyecto se centrará en evaluar el efecto de la calidad de la luz percibida sobre respuestas fisiológicas que impactan sobre la economía de agua y carbono. Se evaluarán cambios morfológicos y bioquímicos y sus consecuencias sobre la ganancia de carbono y sobre el transporte y pérdida de agua en condiciones de buen estado hídrico y bajo condiciones de sequía. El conocimiento generado contribuirá al conocimiento general de la fotobiología de especies leñosas, el cual es escaso comparado con el de especies anuales. Además, este conocimiento brindará sustento teórico a prácticas de manejo que actualmente se llevan a cabo en el cultivo y que modifican el ambiente lumínico de la canopia (densidad de plantación, orientación de hileras, sistema de conducción, raleo de hojas y racimos, poda, desbrote, despunte de brotes, etc.). También, servirá de sustento teórico a nuevas prácticas de manejo de cultivo que podrían implementarse, como la utilización de mallas antigranizo foto-selectivas o de coberturas (del suelo) con plásticos que transmiten o reflejan parcialmente ciertas porciones del espectro de radiación. 

    Transferencia

    El desarrollo del presente proyecto contribuirá principalmente a la formación académica de la alumna de la carrera Licenciatura en Ciencias Básicas del ICB (Instituto de Ciencias Básicas), María Florencia Jofré bajo el marco de su tesina (grado).  Este proyecto contribuirá también a la formación de posgrado del Lic. Ismael Gatica (doctorado), cuya tesis doctoral es dirigida por la Dra. María Fernanda Silva). También, permitirá fortalecer la interacción con Investigadores de otros institutos como la Dra. Carla V. Giordano (IADIZA) y del INTA (Dr. Hernán Vila).

    Los resultados serán divulgados en Reuniones Científicas de alcance nacionales e internacional, como la reunión Argentina de Fisiología Vegetal a realizarse en Mar del Plata (22 – 25 Sept 2014),  16° Congreso Internacional de Fotobiología a realizarse en la Ciudad de Córdoba (8 – 12 Sept 2014) y las Jornadas de Investigación y Posgrado de la Universidad Nacional de Cuyo. Asimismo, los resultados obtenidos derivarán en una o dos publicaciones un journals internacionales.

    Inglés

    Plants use light not only as a source of energy to carry out the photosynthetic process, but also as a source of information from the surrounding environment. The direction, duration , quantity and quality of light, are perceived by different plant photoreceptors as light stimuli or signals. These photoreceptors allow the plants to adjust their growth and development to the prevailing environmental conditions. Plant photoreceptors regulate various functions throughout the life cycle of plants as germination, desetiolación, shade avoidance syndrome, flowering , different tropisms , etc. Also, in recent years it has been discovered the role of photoreceptors on tolerance to different types of stresses, both biotic (insect and diseases) and abiotic (cold and drought) through the modulation of their sensitivity to plant hormones. The aim of the project is to study responses associated with the perception of light environment on a woody species of economic importance to the region of Cuyo: the vine ( Vitis vinifera L.). The project will focus on evaluating the effect of perceived light quality on physiological responses that impact on the economics of water and carbon. An evaluation of morphological and biochemical changes and their impact on carbon gain and the loss of water and transport under well-watered conditions or drought conditions . The knowledge generated will contribute to the general knowledge of the photobiology of woody species, which is scarce compared to annual species . In addition, this knowledge will provide theoretical support to management practices currently carried out in the field that modify the light environment in the canopy (planting density, row orientation, conduction system, leaves and clusters thinning , pruning, shoot tipping , etc.). It will also serve as theoretical foundation for new crop management practices that could be implemented, such as the use of photo- selective anti-hail nets or plastic mulches that transmit or partially reflect certain portions of the radiation spectrum.

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: IHEM - Facultad de Ciencias Médicas - UNCuyo 06/M074

    The role of mitochondrial dysfunction in aberrant methylation of cancer related nuclear genes

    Director: Maria, Roque | CoDirector: Lía , Mayorga

    Palabras clave: enfermedades mitocondriales, epigenenética

    Objetivos

    El objetivo general de este trabajo es establecer si las mitocondrias cumplen un rol en la relación entre el entorno ambiental de un individuo y su epigenoma nuclear. Para verificar lo planteado, se proponen los siguientes objetivos específicos: 1-Evaluar en líneas celulares el efecto de inhibidores de la cadena respiratoria  sobre el metiloma nuclear, analizando el estado de metilación de 95 islas CpG en 55 genes nucleares. 2-Analizar en pacientes con enfermedad mitocondrial confirmada, el estado de metilación de 95 islas CpG en 55 genes nucleares. 3-Determinar si existe correlación entre los perfiles de metilación detectados y los rasgos clínico-patológicos de pacientes con enfermedad mitocondrial.

    Resultados esperados

    Esperamos seguir viendo metilación aberrante en los distintos tejidos de pacientes con enfermedad  mitocondrial y poder comprobar que esta metilación aberrante es causada por la disfunción mitocondrial. También esperamos encontrar una relación significativa entre los perfiles de metilación y los distintos fenotipos de los pacientes, pudiendo contribuir a entender la heterogeneidad fenotípica característica de estas enfermedades. 

    Descripción

    Introducción:  La metilación de genes nucleares varía bajo distintas condiciones ambientales y la metilación aberrante ha sido relacionada con diversas patologías. La interacción basal de un individuo con el medio es su obtención de energía. Las mitocondrias son las responsables celulares de esta tarea y podrían ser parte del nexo entre el medio y el fenotipo del individuo. Como hipótesis se plantea que la disfunción mitocondrial provoca alteraciones en el estado de metilación de genes nucleares relacionados con el ciclo celular. Los 55 genes seleccionados cubren los "hallmarks del cáncer" propuestos por Hanahan y Weinberg. Un nuevo “hallmark del cáncer” es la ¨reprogramación del metabolismo energético¨. En células neoplásicas ocurre una ¨glucólisis aeróbica¨, aún en presencia de oxígeno,perpetuándose la glucólisis. En pacientes con disfunción mitocondrial, hay una perpetuación de la glucólisis por interrupción del metabolismo aeróbico normal, por lo que es rasonable estudiar cambios epigenéticos en genes relacionados con cáncer. Objetivo general: establecer si las mitocondrias cumplen un rol en la relación entre el ambiente de un individuo y su epigenoma nuclear. Para esto se  proponen como objetivos específicos: 1-evaluar en líneas celulares el efecto de inhibidores de cadena respiratoria sobre el metiloma nuclear, analizando 95 islas CpG en 55 genes nucleares involucrados en división celular; 2- analizar en pacientes con enfermedad mitocondrial el estado de metilación de estas mismas islas; 3- determinar correlación entre perfiles de metilación y rasgos clínico-patológicos. Metodología: el proyecto y su consentimiento informado ha sido aprobado por el comité de ética del Hospital Garrahan de Buenos Aires. Planeamos incluir 50 pacientes con enfermedad mitocondrial. Para el objetivo1: se usarán líneas celulares tumorales y de músculo esquelético y se las expondrá a distintos  tóxicos  mitocondriales, viendo a través de Methyl-Specific MLPA (MS-MLPA) el efecto en la metilación de 95 islas CpG en 55 genes nucleares relacionados con el ciclo celular. Para el objetivo 2: Se incluirán muestras de diferentes tejidos de pacientes con enfermedad mitocondrial y controles sanos. Sobre el ADN nuclear se realizarán ensayos de MS-MLPA. Para el objetivo 3: las variables clínicas se cargarán en una base de datos junto con el estado de metilación de cada uno de los genes estudiados. Se evaluarán posibles asociaciones usando SSPSv19 software. Resultados preliminares: se tomaron 11 muestras de 8 pacientes con enfermedad mitocondrial, como complemento se incorporó la detección de alteraciones genéticas en ADN mitocondrial basada en Multiplex Ligation Probe Amplification (MLPA). En 7/11 muestras analizadas, se detectaron mutaciones puntuales y deleciones de genes mitocondriales. Los perfiles de metilación se evaluaron con Methyl Specific-MLPA de 95 islas CpG en 55 genes relacionados con el ciclo celular. Se incluyeron 2 controles sanos. En 5/7 muestras de leucocitos y en 4/4 muestras de tejido se detectó metilación aberrante. El índice de metilación medio en tejidos fue 5 veces mayor que en leucocitos. (15.9% vs 3.5%). Estos resultados sugieren que la disfunción mitocondrial sí afecta el epigenoma nuclear y que en tejidos con mayor consumo energético esta afección es más significativa.

    Transferencia

    Si bien este es un proyecto de investigación fundamentalmente básico, tiene claramente una posibilidad importante de transferencia hacia la clínica, ya que pretende contribuir a explicar la heterogeneidad fenotípica de estas enfermedades. La investigación en enfermedades ¨raras¨ o ¨huérfanas¨ necesita enriquecerse de la investigación de patologías más frecuentes donde los conocimientos son más profundos. Vemos en nuestro proyecto una oportunidad para unir la investigación de enfermedades mitocondriales siendo estas raras y poco comprendidas, con el cáncer, patología frecuente y muy estudiada. 

    Además de ampliar el conocimiento en enfermedades mitocondriales, este proyecto y el interés por esta patología ha permitido introducir en el país a través del Servicio de Alto Nivel Tecnológico del IHEM el diagnóstico genético de algunas de ellas.

    Inglés

    The methylation of nuclear genes varies under different environmental conditions and aberrant methylation has been associated with diseases.One of the basic interactions of an individual with its environment is energy intake, process in which mitochondria have a crucial role.Our project is based on the hypothesis that mitochondrial dysfunction has an impact on the nuclear epigenome.The 55 selected genes cover the hallmarks of cancer proposed by Hanahan and Weinberg. An emerging hallmark is ¨the reprogramming of cellular energetics¨, as it has been observed that even in presence of oxygen, cancer cells switch their glucose metabolism to mainly glycolysis.Therefore, it is reasonable to study epigenomic changes on cancer related genes, in patients with primary mitocondrial diseases in which there is a perpetuation of glycolysis due to their underlying disease. To test this, we propose 3 specific aims:1-To analyze the effect of mitochondrial downregulation (with OXPHOS inhibitors and siRNA) in cancer and muscle cell lines, on the methylation status of 95 CpG islands in 55 nuclear genes involved in cell division. 2- To determine the methylation status of these same CpG islands in patients with primary mitochondrial disease. 3- To analyze epigenotype-phenotype correlations in the included patients. The project and its informed consent have been approved by the Garrahan Pediatric Hospital´s ethics committee from Buenos Aires. We plan to include 50 confirmed patients.The methodologies proposed are: for aim n°1- To use cell cultures of cancer and muscle cell lines and inhibit mitochondrial function by treating them with respiratory chain inhibitors in order to see changes in the nuclear methylome of the selected genes by MS-MLPA. For aim n°2- we will perform methylation analysis of 95 nuclear CpG islands by Methyl Specific-MLPA on DNA obtained from different tissues of mitochondrial disease patients. For aim n° 3- Epigenotype-phenotype correlations will be analyzed using SSPSv19 software. Preliminary results: we analyzed 11 samples from 8 mitochondrial disease patients. As a complement to our research project, we incorporated to our lab the detection of mitochondrial DNA disorders using Multiplex Ligation Probe amplification (MLPA). In 7/11 of the analized samples mutations and deletions were found. We included 2 blood samples from healthy controls in the same age range as our patients. We detected aberrant methylation in 5/7 blood samples and 4/4 tissue samples. The mean methylation index in tissues was 5 folds higher than in blood cells (15.9% vs 3.5% respectively).These observations suggest that mitochondrial dysfunction does affect the nuclear epigenome and that in higher energy consumption tissues this affection is more significant

     
  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Laboratorio de Dinosaurios 06/M069

    Dinosaurs and paleoenvironments of the Late Cretaceous of Mendoza Province, Argentina

    Director: Bernardo, González Riga | CoDirector: Leonardo Daniel, Ortiz David

    Palabras clave: Dinosauria - Sauropoda - Theropoda- Cretácico Superior - Mendoza - Argentina

    Objetivos

    Objetivo General

    Incrementar el conocimiento sobre los dinosaurios saurópodos y fauna asociada del sector septentrional de la Cuenca Neuquina (provincia de Mendoza) y su vinculación con los  ambientes sedimentarios del Cretácico Tardío.

    Objetivos específicos 

    (a)    Realizar estudios sistemáticos y filogenéticos de los saurópodos titanosaurios, incorporando análisis ontogenéticos basados en estudios anatómicos y de histología ósea; (b) Analizar el registro de icnológico de saurópodos de Malargue, con énfasis en aspectos de locomoción y habito gregario; (c)  Determinar sistemáticamente los restos de dinosaurios terópodos y de pterosaurios hallados en las mismas facies sedimentarias que los saurópodos; (d) Caracterizar los paleoambientes sedimentarios donde habitaron los saurópodos del Cretácico Superior en el sur de Mendoza.

    Resultados esperados

    1- CIENTIFICOS: El hallazgo y descripción de nuevas especies de dinosaurios tiene un fuerte impacto en la comunidad científica internacional, dado su interés en los procesos evolutivos y etológicos que se relacionan con los saurópodos y los terópodos. Asi mismo son de sumo interés los hallazgos de pterosaurios (reptiles voladores) como componentes de las faunas del Cretácico. En este contexto se espera lograr un alto impacto en la comunidad científica internacional mediante presentaciones en congresos y publicaciones en revistas científicas.

    2-SOCIO-PATRIMONIALES: La preservación de los restos fósiles como bienes del Estado Argentino, su investigación y puesta en valor, son aspectos relevantes en el desarrollo de la región de Cuyo y Argentina. Tanto el rescate de fósiles durante obras civiles, como la preservación in situ de huellas fósiles, ambos procedimientos realizados por el equipo de trabajo de este proyecto, ya han tenido repercusión pública muy favorable por parte de la sociedad. Se espera seguir avanzando en este proceso, dando a conocer el resultado de los estudios y colaborando en la preservación del yacimiento de icnitas como el Parque Cretácico Huellas de Dinosaurios de Malargue. Para ello ya existen convenios establecidos y se desarrollan expediciones de protección de las huellas fósiles desde la universidad y el CONICET.

    3-DOCENTES Y EDUCATIVOS: La incorporación de varios estudiantes de grado del ICB-UNCuyo, de tesistas de licenciatura (Maria Belen Tomaselli, Silvia Mengual) y tesistas doctorales de Mendoza (Lic. Leonardo Ortiz David), de Neuquén (Lic. Juan Porfiri) y de Chubut (Lic. Gabriel Casal) evidencia claramente que el proyecto contribuye a la formación de recursos humanos, al trabajo en equipo y al desarrollo de distintas líneas de trabajo, según los objetivos particulares propuestos.

     

    Descripción

    Se desarrollan investigaciones sobre dinosaurios saurópodos titanosaurios y fauna asociada del Cretácico Tardío de la provincia de Mendoza (Argentina) mediante diversas líneas metodológicas. Los objetivos de este proyecto son: (a) realizar estudios sistemáticos y filogenéticos de saurópodos titanosaurios, incorporando análisis ontogenéticos y de histología ósea, (b) Analizar el registro icnológico de Malargüe (icnitas Titanopodus y otras) con énfasis en el tipo locomoción de los titanosaurios, velocidad y probable desplazamiento en manada (habito gregario), (c) determinar sistemáticamente los restos de dinosaurios terópodos y de pterosaurios hallados en las mismas facies sedimentarias que los saurópodos, (d) determinar los paleoambientes sedimentarios donde se registran fósiles de dinosaurios. Se realizan prospecciones de campo, análisis de huellas fosiles y preparación en laboratorio de especímenes excepcionales hallados en los últimos años. Este proyecto no sólo exhibe importancia científica sino también socio-cultural ya que el yacimiento de icnitas constituye el nuevo “Parque Cretácico Huellas de Dinosaurios de Malargüe". El proyecto se desarrolla desde el Laboratorio de Dinosaurios del Instituto de Ciencias Básicas (ICB-UNCuyo) y favorece la formación de recursos humanos y tesistas, e incluve trabajos de extensión y vinculación con la sociedad.

    Transferencia

    Las investigaciones sobre dinosaurios tiene un alto impacto social en la provincia de Mendoza, dado que recién en estos ultimos años se han dado a conocer los primeros resultados y hallazgos. Son beneficiarios directos de este proyecto la sociedad en su conjunto, y la comunidad educativa en particular.

    Desde hace un año la ciudad de Mendoza cuenta con un Laboratorio de Dinosaurios en la Universidad Nacional de Cuyo, el cual posee una fuerte proyección social: es un laboratorio "a la vista", sirve de soporte para las cátedras universitarias, para el desarrollo de tesinas y tesis doctorales, para el dictado de charlas y cursos libres abiertos a todo público, para el montaje de exhibiciones en centros culturales (como fue la exposición La Brujula en el Centro Le Parc, con más de un millón y medio de visitantes en un mes).

    En este contexto, los resultados logrados en este proyectos serán trasnferidos a la sociedad mediante la actividad del Laboratorio de Dinosaurios, una vez que sean dados a conocer en los ambitos científicos.

    Inglés
    Researchs on sauropod dinosaurs and associated fauna from the Late Cretaceous of Mendoza Province (Argentina) are developed using different methodological lines. Its objectives are: ( a) carried out systematic and phylogenetic studies on titanosaur sauropods including, as complementary aspects, ontogenetic analyses and bone histology, ( b ) analyze the ichnological reccord of Malargüe (Titanopodus tracks and others) with emphasis on the type of locomotion and speed of titanosaurs, and their gregarious behaviour, ( d ) identify several sedimentary environments where dinosaur fossils are preserved. The project comprises field study, analyses of fossil tracks and laboratory preparation of new individuals exceptionally preserved. The project not only has scientific importance but also social and cultural, like the track site discovered by our team that is a new natural park called "Parque Cretácico Huellas de Dinosaurios de Malargüe" . The project develops in the Dinosaur Laboratory of the Institute of Basic Sciences ( ICB) and promotes the formation of students and thesists, and divulgation activities to society.
  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Instituto de Ciencias Básicas 06/M072

    Thermostatistics of systems with few particles

    Director: Enrique, Miranda | CoDirector: Armando, Fernadez Guillermet

    Palabras clave: Sistemas de pocas partículas, termoestadística, transiciones de fase, ecuaciones de estado, formalismo microcanónico

    Objetivos

    Objetivo general:

    Contribuir a la formulación de la Mecánica Estadística y Termodinámica de sistemas de pocas partículas y aplicarla a nanopartículas y clusters atómicos.

     

    Objetivos específicos:

    • Analizar los fundamentos de la Mecánica Estadística convencional e introducir las correcciones necesarias para aplicarla a sistemas de pocas partículas.
    • Estudiar las características de las transiciones de fase en el formalismo microcanónico y encontrar criterios que permitan detectar transiciones de fase en sistemas de pocas partículas.
    • Formular ecuaciones de estado termodinámicas para nanosistemas.

    Vincular los resultados teóricos encontrados con datos experimentales

    Resultados esperados

    1)  Se pretende desarrollar un modelo que explique y prediga transiciones de fase de sistemas de pocas partículas en el microcanónico, basado en la teoría de Gross, pero que incluya efectos superficiales de modo que pueda ser corroborado con experimentos y simulaciones.

     

    2) Se pretende vincular la teoría de Hill con el formalismo microcanónico. Como esta teoría parte de estudiar la termodinámica de un sistema macroscópico, las ecuaciones nanotermodinámicas que infiere no están asociadas al número de microestados del sistema. Esta relación es necesaria para vincular la Termodinámica con la Física Estadística.

     

    3) Se pretende formular nuevas ecuaciones de estado que sean válidas para sistemas de pocas partículas. En particular se trabajará con la ecuación de Mie-Grüneisen macroscópica, sus bases y aproximaciones, y se corregirá para que sea aplicable a sistemas de pocas partículas.

    Descripción

    El rápido desarrollo experimental y computacional de la nanociencia en las últimas décadas ha generado un interés creciente en el estudio de sistemas de pocas partículas [1,2,3].

    No obstante, no está claro qué núcleos conceptuales de la Termoestadística estándar, es decir de la Termoestadística de sistemas macroscópicos, son aplicables a sistemas de pocas partículas. Como así tampoco qué correcciones deben introducirse para describir correctamente su comportamiento.

    Se estudiará cómo extender la Termodinámica y Física Estadística a sistemas de pocas partículas en el formalismo microcanónico, incluyendo nanosistemas y clusters atómicos. Dentro de este estudio se incluirá la formulación de nuevas ecuaciones de estado y el desarrollo de técnicas que permitan detectar transiciones de fase en nanosistemas.

    Este proyecto permitirá la formación de recursos humanos de posgrado en un área nueva para la Universidad que es fundamental dentro del marco de la política nacional para el avance de las ciencias básicas

    Transferencia

    Los resultados del proyecto se esperan publicar en revistas científicas arbitradas e internacionales. Cuando se presenten los resultados, ya sea mediante publicaciones o en conferencias nacionales, se destacará el uso de fondos del proyecto, exponiéndolo a  la comunidad científica.

    Por otra parte, dado que todos los miembros del proyecto son docentes de la UNCuyo, el trabajo se divulgará entre los estudiantes de grado, incitándolos a iniciarse en la investigación científica y a que continúen estudios de posgrado. 

    Inglés

    The fast development in experimental and computational nanoscience has attracted much attention on the properties of systems with few particles [1, 2, 3]

    However it is not clear if usual concepts of Thermostatistics, valid for very large systems, can be applied in a straightforward way to very small ones, or what kind of corrections have to be introduced.

    In this project it is studied how Thermodynamics and Statistical Physics of systems with few particles, including nanosystems and atomic clusters, have to be developed in the microcanonical formalism, and what corrections have to be introduced to the usual techniques. In particular, it is expected to formulate new equations of state for those systems and to find techniques for detecting phase transitions in them.

    In the framework of this project, young researches with a high degree of expertise will be trained. It should be noticed that the study of nanosystems is a priority topic in the Argentine scientific planning for the next years. This project is a contribution of the Universidad Nacional de Cuyo to this target.

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: M016

    Late Quaternary Paleoecology in the Cuyo region, Argentina: paleoenvironment and paleoclimate from Salinas del Bebdero

    Director: Leandro David, Rojo | CoDirector: Jorge Orlando, Chiesa

    Palabras clave: Palinología, Historia de la Vegetación, Paleoclima, Tardiglacial

    Objetivos
    - Reconstruir las condiciones paleoambientales del Cuaternario tardío (Pleistoceno tardío y Holoceno) a partir de los depósitos recuperados de Salinas del Bebedero
    - Analizar distintos los indicadores biológicos (polen, ostrácodos, foraminíferos, moluscos, entre otros) y geológicos (sedimentología, geomorfología) de los depósitos salino-lacustres de Salinas del Bebedero.
    - Integrar la información proveniente de cada indicador con el fin de obtener un análisis más completo de la evolución ambiental en el área
    Resultados esperados

    La reconstrucción e interpretación de la vegetación (polen) y de las variaciones ambientales de los registros de Salinas del Bebedero se discutirá en el contexto geológico y ecológico en el cual se localiza el área de estudio. Es esperable encontrar una correlación entre los cambios de vegetación identificados por el polen y las condiciones paleoambientales del pasado inferidas por otros registros (ostrácodos, foraminíferos, etc.). Por otro lado, los estudios previos indican un principal cambio ambiental c. 10000 años AP por lo que se espera corroborar dicho cambio en la cuenca. Por lo tanto, es esperable que nuevos aportes sobre la reconstrucción paleambiental de Salinas del Bebedero permita contribuir al conocimiento de las variaciones climáticas pasadas y evaluar los principales factores de cambio (climáticos, locales –cenizas (?)-, otros) que influyen sobre su dinámica.

    Descripción

    El conocimiento de las condiciones paleoambientales del Cuaternario tardío en la región de Cuyo, centro-oeste de Argentina, es aún escaso, principalmente debido a la falta de archivos paleoecológicos y paleoclimáticos con registros continuos y con alta resolución temporal. La dificultad de encontrar archivos paleoambientales con buen ajuste cronológico en áridas y semiáridas, como la que se propone en este proyecto, se atribuye principalmente a la alta variabilidad en la tasa de depositación clástica en los ambientes sedimentarios que obstaculizan la obtención de acumulación sedimentaria continua, en combinación con el desarrollo de una vegetación con escasa cobertura y baja producción polínica (Horowitz, 1992; Zárate, 2002). Salinas del Bebedero, una cuenca endorreica salina localizada dentro de la región árida-semiárida del centro-oeste de Argentina, tiene una acumulación de sedimentos que abarcan al menos los últimos c. 20.000 14C años AP (González, 1994), lo cual ha atraído la atención de geólogos y paleontólogos (Doering, 1906; Gerth, 1914; Frengüelli, 1922, Deletang, 1929; entre otros; en González, 1981) por su potencial como archivo paleoambiental y paleoclimático. En este proyecto se propone como objetivo principal realizar el estudio de las condiciones paleoambientales del Cuaternario tardío (Pleistoceno tardío y Holoceno), basados en distintos indicadores biológicos y geológicos de los depósitos salino-lacustres de Salinas del Bebedero. Para llevar a cabo este objetivo, se contempla el relevamiento de testigos de perforación y/o afloramientos estratigráficos que abarquen desde al menos el Pleistoceno tardío (>10000 años AP), basado en una aproximación “multi-proxy” a través del análisis de indicadores biológicos (polen, ostrácodos, foraminíferos, carófitas, moluscos) y geológicos (sedimentología, geomorfología). La elección del tema de investigación se fundamenta en la necesidad de contar con información paleoambiental precisa acerca de los cambios climáticos ocurridos en el pasado en la región, la cual a su vez permita ser contrastada con la información de modelos paleoclimáticos disponibles, ya que el ajuste entre estas dos fuentes de información es un requisito indispensable para una mejor comprensión del clima actual y para la elaboración de posibles escenarios climáticos futuros.

    Transferencia

    La regiones subtropicales de América del Sur, incluida la región de Cuyo (Argentina), están caracterizadas ampliamente por climas áridos y semiáridos. Las precipitaciones en latitudes subtropicales son reducidas debido a la subsidencia permanente de los anticiclones sudamericanos del Atlántico Sur y Pacífico Sur. Los patrones de precipitación en la región subtropical de Ámerica del Sur reflejan las interacciones estacionales entre los vientos tropicales-subtropicales del este y los vientos de latitudes medias del oeste (Prohaska, 1976). El aporte de agua es el factor limitante para el desarrollo de la vegetación y representa el control principal de la producción agrícola regional. Consecuentemente, una comprensión de los cambios de la precipitación en el pasado se considera esencial para inferir posibles escenarios ambientales y socio-económicos a futuro. El conocimiento de los cambios climáticos ocurridos en la región será más preciso cuanto mayor sea la información paleoambiental-paleoclimática de los registros indirectos (“proxy data”) y que a su vez permita ser contrastada con la información de modelos de circulación general disponibles para la región. El ajuste entre estas dos fuentes de información paleoclimática permite una mejor comprensión del clima actual y la elaboración de escenarios climáticos futuros. En consecuencia, la generación de información paleoambiental constituye una de las vías para a una mejor comprensión de clima actual que permite mejorar las predicciones y las prevenciones futuras sobre cambios climáticos para la sociedad.

    Inglés

    Paleoenvironmental information of Late Quaternary in the Cuyo region, central western Argentina, is scantly because of scarce paleoecological and paleoclimatic archives with hig-resolution, long-term continuous records. The poor ability of finding well-dated paleoenvironmental archives in arid and semiarid regions, such as proposed by this project, is attributed mainly to high variability in accumulation rate that hamper a continuous sedimentary record, in combination with a low vegetation cover and pollen production (Horowitz, 1992; Zárate, 2002). Salinas del Bebedero, an endorreic basin from central western Argentina, has a sedimentary sequence that encompass at least the last c. 20.000 14C yrs BP (Gónzalez, 1994), and this has attracted the curiosity of geologists and palaeontologists (Doering, 1906; Gerth, 1914; Frengüelli, 1922, Deletang, 1929; entre otros; en González, 1981).  In this project, the main objective proposed is to conduct paleoenvironmental studies during late Quaternary (late Pleistocene and Holocene) by means of different proxies (biological and geological) of the salt-lacustrine sediments from Salinas del Bebedero. In order to carry out this objective, it has been proposed surveys of cores and stratigraphic outcrops that span late Pleistocene (more than 10.000 yrs BP), considering a multi-proxy approach by analysing biological (pollen, ostracods, molluscs, charophytes, foraminifera) and geological (sedimentology, lithology, geomorphology) indicators. The election of the topic to be investigated is based on the necessity to earn with accurate paleoenvironmental information about past climatic changes in the region, and in turn it permits to be checked with information from global circulation models, as the fit between these two kinds of Knowledge is necessary to obtain a better understanding of modern climate and to build-up possible climatic setting for the future.

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Instituto de Ciencias Básicas M013

    Thermodynamics and electro-permeabilization of pore formation in lipid bilayers

    Director: Diego Fernando, Masone | CoDirector: Mario Gabriel, Del Pópolo

    Palabras clave: Dinámica molecular, bicapa lipídica, poración, electropermeabilización.

    Objetivos

    Determinar las propiedades dieléctricas (capacitancia y resistencia) del conjunto membrana/electrodo durante la aplicación de un potencial electrostático a través del electrodo. Investigar el proceso de electroporación y calcular la permeabilidad iónica y del agua a través de la bicapa como función del campo aplicado. Esto implica el cálculo de energías libres de transferencia. Investigar los cambios en la actividad química y electroquímica de la bicapa durante la aplicación del campo eléctrico. Nos concentraremos en la reacción redox enzimática citocromo c – citocromo c peroxidasa, para la cual realizaremos cálculos híbridos de mecánica cuántica y mecánica molecular (Quantum Mechanics Molecular Mechanics, QM-MM) y simulaciones de grano grueso de cuerpo rígido y con flexibilidad restringida a la interfaz. Alternativamente se investigará la inclusión y la reactividad electroquímica de péptidos de penetración celular (CPPs). Analizar el rol y las propiedades de la capa de electrolito de espesor nanométrico confinada entre el electrodo y la bicapa. Mejorar nuestro entendimiento del efecto del sustrato sólido en el ordenamiento, elasticidad y fluctuaciones de la bicapa. Estos objetivos corresponden a etapas diferentes, (y en parte superpuestas) del desarrollo de plan de trabajo. Cada etapa incluirá una parte de simulaciones atomísticas que servirán para esclarecer detalles microscópicos y especialmente para identificar las variables colectivas e interacciones efectivas necesarias para implementar las simulaciones de grano grueso. Se estudiarán sistemas con escalas de longitud de 10 nm a 0.1 μm y escalas temporales en el rango ns - μs.

    Resultados esperados

    Nuestros resultados serán los siguientes: a) estudio del proceso de poración inducida: obtención de un perfil de energía libre durante la formación de un poro mediante dinámica molecular restringida. b) estudio de los efectos de polarizacion electrostática mediante la aplicación de un campo eléctrico: obtención de una familia de perfiles de energía libre durante la formación de un poro mediante dinámica molecular restringida en presencia de un campo eléctrico externo (desde E=0,01 V/nm hasta E=0,2 V/nm). c) caracterización de procesos reactivos en proteínas de membrana: detalles de la interacción del citocromo c con la membrana modelo. d) validación de los modelos de grano-grueso: reducción de los costes computacionales de las simulaciones atomísticas durante el cálculo de los perfiles de energía libre mediante dinámica molecular restringida. Estimamos que para una determinación confiable de las propiedades a calcular necesitaremos varias simulaciones de 50-100 ns para muestras de ~40.000 átomos, lo que corresponde a un esfuerzo computacional importante pero manejable. Planeamos utilizar GROMACS y AMBER para la mayoría de nuestras simulaciones, especialmente para la parte atomística. En cuanto a las simulaciones de grano grueso utilizaremos LAMMPS, conjuntamente con nuestro propio programa de muestreo desarrollado en el Barcelona Supercomputing Center (BSC). Los cálculos de estructura electrónica se llevarán a cabo con CP2K.

    Descripción

    El estudio de procesos electroquímicos en biomembranas bajo condiciones ex-situ ha recibido un fuerte estímulo a partir del desarrollo de técnicas experimentales que permiten estabilizar bicapas lipídicas adsorbidas y ligadas a superficies sólidas (1). Estos dispositivos, conocidos como Solid Supported Membranes (SSMs), proveen el principio operativo para una nueva generación de sensores electroquímicos ya que la presencia de moléculas electroactivas en el interior de la membrana puede ser detectada y cuantificada voltamétricamente (2). De esta manera las SSMs, en combinación con técnicas de microfluídica, han impulsado el desarrollo de aplicaciones novedosas en bioquímica analítica destinadas al estudio de interacciones lípido-receptor, antígeno-anticuerpo, electrónica molecular en proteínas de membrana, análisis de cinética enzimática y caracterización de canales iónicos ex-situ. Por otro lado, las SSMs son un modelo esencial para estudiar las interacciones bio-membrana/electrodo, un conocimiento preciado en el diseño de biochips o implantes electrónicos. A modo de ilustración la figura 1 muestra una representación esquemática de una SSM junto a su circuito equivalente.

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    Figura 1: membrana funcional soportada por un electrodo y su circuito equivalente. La membrana misma está caracterizada por un capacitor en paralelo Cm y una resistencia Rm ambos en serie con un capacitor Cc que representa la unión. La solución presenta una resistencia Rb.

    Los procesos biológicos celulares están necesariamente relacionados con las propiedades físicas de la membrana que aísla el delicado interior celular de su entorno. Entre los procesos de mayor interés encontramos la formación de poros (espontánea o inducida por campos eléctricos) que comunican la célula con el exterior. Un proceso de este tipo en una membrana lipídica implica un cambio configuracional considerable alrededor del centro del poro, que es acompañado por un pronunciado aumento de la energía libre del sistema. En este proyecto discutimos la termodinámica asociada a la formación de poros de dimensión controlada en bicapas lipídicas. Nuestros resultados se basan en simulaciones de Dinámica Molecular a gran escala. La formación de poros hidrofóbicos e hidrofílicos es inducida mediante un potencial de "umbrella" aplicado sobre una coordenada de reacción colectiva ξ = (Σ-ΣM)/(ΣM-Σ0) tal que Σ=sum{tanh(ri)} donde ΣM y Σ0 son constantes propias del sistema mientras que ri es la distancia de cada átomo de la membrana al centro del poro. De esta forma podemos controlar la densidad local de lípidos en un punto sobre el plano de la bicapa. Analizamos así la energía libre como función del radio del poro, en presencia y ausencia de un campo eléctrico externo. La figura 2 muestra un poro abierto en una bicapa de 512DPPC.

    Figura 2: simulación de dinámica molecular restringida para la formación de un poro en una bicapa lipídica.

    Entonces, la presencia de un poro en la membrana permite la inserción de agentes medicinales o infecciosos que causen la muerte celular. Por lo tanto, el control eficaz del proceso de permeabilización celular constituye un paso adelante en el diseño de fármacos y el desarrollo de técnicas para estudiar la fisiología y la apoptosis celular.

    (1) E Castellana y P Cremer (2006). Solid supported lipid bilayers: From biophysical studies to sensor design. Surf. Sci. Rep., 61 pp. 429-44.

    (2) Andrew Nelson (2010). Electrochemistry of mercury supported phospholipid monolayers and bilayers. Current Opinion in Colloid & Interface Science. Current Opinion in Colloid & Interface Science, 1-12.

    Transferencia

    Las interacciones proteína-proteína son fundamentales en la mayoría de los procesos celulares puesto que las funciones de las proteínas están gobernadas por sus interacciones con otras moléculas, en especial con otras proteínas. El conocimiento de la estructura y las propiedades de los complejos proteína-proteína es entonces crucial a la hora de comprender cómo funcionan las células y para desarrollar nuevos métodos en el campo del diseño de nuevas drogas. Por lo tanto, resolver la estructura de complejos proteína-proteína podría sustentar las bases para un mejor entendimiento de la transmisión biológica de señales y del modo en que ciertas funciones biológicas son llevadas a cabo. Por ejemplo: I) el citocromo c resulta de máximo interés biomédico ya que juega un papel fundamental en el proceso de apoptosis celular. II) durante el estudio de las estructuras moleculares y sus interacciones el modelado proteína-proteína ha sido un línea central en la biomedicina computacional. III) si las interacciones proteína-proteína pudieran ser dilucidadas virtualmente y estrategias alternativas de síntesis pudieran ser propuestas, grandes avances en el sector farmacéutico son previsibles. IV) Las Solid Supported Membranes (SSMs) proveen el principio operativo para una nueva generación de sensores electroquímicos ya que la presencia de moléculas electroactivas en el interior de la membrana puede ser detectada y cuantificada voltamétricamente. Las posibilidades se extienden al diseño de biochips e implantes electrónicos. Nuestros trabajos de investigación son fundamentales y aunque en principio resulta difícil determinar en qué medida se tendrán efecto en el sector productivo, podemos prever los avances farmacéuticos que vendrán. El mercado del diseño de fármacos abarca millones de dólares a nivel global, es de esperar que los estudios de la transferencia de ligandos y nanopartículas a través de modelos de membranas celulares sean los cimientos de los avances tecnológicos. El Dr. Masone (Ingeniero Electrónico de la Universidad Nacional de Mar del Plata y Doctor en Biomedicina de la Universidad de Barcelona y el Centro Nacional de Supercomputación de Barcelona) fue repatriado en 2013 por CONICET con una Beca PostDoctoral de Reinserción para trabajar en el grupo del Dr. Del Pópolo en el Instituto de Ciencias Básicas de la UNCuyo. El Dr. Masone mantiene colaboraciones científicas con el Centro Nacional de Supercomputación de Barcelona accediendo de este modo a recursos no disponibles en Argentina, sin los cuales las posibilidades de cálculo se reducirían drásticamente. Además el Dr. Masone cuenta con un cargo de Jefe de Trabajos Prácticos de carácter Efectivo en la asignatura de Física I en la Facultad de Ingeniería de la UNCuyo. El Dr. Masone colabora activamente con en ICB y es de su interés el participar en la compra de equipamiento de supercomputación para completar el ya existente en el instituto.

    Inglés

    Biological processes are necessarily related with the physical properties of the lipid bilayer that isolates the fragile inner cell with its environment. Among the most interesting processes we find the formation (spontaneous or induced by an electric field) of pores that connect the cell with the outer world. Such a process in a lipid bilayer implies a significant conformational change around the pore center, which is followed by a steep raise in the system free energy. In this work we discuss the thermodynamics associated with pore formation of controlled size in lipid bilayers. Our results are based in large scale Molecular Dynamics (MD) simulations. Hydrophobic and hydrophilic pore formation is induced by an umbrella potential applied to a collective reaction coordinate ξ = (Σ-ΣM)/(ΣM-Σ0) given that Σ=sum{tanh(ri)} and where ΣM and Σ0 are constants related to the system under study and ri is the distance of each atom of the bilayer to the pore center. In this way we can control the local lipid density around a point on the bilayer plane. Though we analyze the free energy as a function of the pore radius in presence and absence of an external electric field. Figure 4 shows an already opened pore in e 512DPPC lipid bilayer.

    Figure 4: Restrained molecular dynamics for pore formation in a lipid bilayer.

    The presence of a pore in the lipid bilayer allows the insertion of medical agents or infectious ones that may cause cellular death. Hence, the efficient cellular permeabilization control is a step forward in the drug design field and in the development of new techniques to study the cellular physiology and apoptosis.

     

     

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Instituto de Ciencias Básicas M010

    BDE-209 effects on Pomacea canaliculata

    Director: Eduardo, Koch | CoDirector: Néstor Fernando, Ciocco

    Palabras clave: BDE-209, Pomacea canaliculata, ecotoxicologia

    Objetivos

    El objetivo general de este trabajo es indagar sobre los efectos tóxicos de los retardadores de llama polibromados (PBDEs), en especial el congénere decabromado (PBDE 209), sobre una especie de moluscos autóctona de la Argentina que fue sugerida como especie indicadora de contaminación por PBDEs en distintas partes del mundo.

    Dentro de los objetivos particulares se plantea estudiar la distribución del BDE-209 en los tejidos del caracol, estudiar los efectos y capacidad de acumular BDE-209 en períodos de tiempo superiores a 30 días, evaluar posibles alteraciones en la oviposición (referido específicamente al número de puestas) y fertilidad de los huevos, y determinar una dosis letal 50 para el BDE-209.

     

    Resultados esperados

    Esperamos determinar la dosis letal 50 para el BDE-209, determinar concentraciones de BDE-209 en diferentes tejidos del animal y detectar alteraciones en la fisiología reproductiva del caracol.

    Descripción

    Estudios toxicológicos sobre los efectos de los éteres de difenilpolibromados (PBDEs) sobre el caracol manzana Pomacea canaliculata (Koch et al 2013) han arrojado resultados que ponen en duda la utilidad de la especie como indicador de contaminación de PBDEs contrariando lo propuesto recientemente por algunos autores, al menos para uno de los congéneres más utilizados en la industria.. En el presente proyecto profundizaremos los estudios de los efectos de los PBDEs sobre P. canaliculata. Trabajos previos del grupo han mostrado la capacidad de P. canaliculata para acumular altas dosis de BDE-209 en los tejidos (in toto) conforme un patrón de acumulación particular, en el que las concentraciones no siguen un patrón lineal (a mayor exposición, mayor acumulación) sino que las concentraciones medias ensayadas acumulan menos de lo esperado. Proponemos extender el rango de concentraciones de PBDE empleadas en los trabajos experimentales previos, aumentar el tiempo de exposición al tóxico, determinar la acumulación de PBDE discriminando por órgano, evaluar posibles alteraciones fisiológicas (ver más adelante) y estimar la dosis letal 50 para el congénere BDE-209.

    Entre las alteraciones fisiológicas esperadas estudiaremos posibles efectos sobre la reproducción de P. canaliculata, en particular, alteraciones en el número y frecuencia de oviposiciones, tamaño de las puestas y coloración de los huevos.

    Transferencia

    En lo institucional y en lo referente a la formación de recursos humanos, se espera que la ejecución de este proyecto contribuya a enriquecer la producción científica mediante publicaciones, complementar la formación de alumnos del ICB a través de la participación de alumnos avanzados y continuar con la consolidación del grupo de investigación integrado entre el director de este proyecto y el Dr. Ciocco. Se espera presentar los resultados obtenidos en el V Congreso Latinoamericano de Malacología a desarrollarse en México en 2014 (o el EBRAM de Brasil en 2015) y en el II Congreso Argentino de Malacología a desarrollarse en la Ciudad de Mendoza en el año 2016.

    Inglés

    The overall goal of this work is to investigate the toxic effects of polybrominated flame retardants (PBDEs), particularly the decabrominated congener (PBDE 209) on a native mollusc specie of Argentina which was introduced in Asia where it becames a major pest. Among the specific objectives include different tissue determinations for BDE-209, alterations in oviposition and egg fertility.<span medium;="" font-family:="" 'times="" new="" roman',="" serif;"="" lang="en-US">

     

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Instituto de Ciencias Básicas, Universidad Nacional de Cuyo 06/M066

    Chemometric studies of functional groups in fossil remains and other sedimentary organic materials. Paleoenvironmental and chemotaxonomic implications.

    Director: José Alejandro, D´Angelo | CoDirector: Julieta, Aranibar

    Palabras clave: quimiometría, restos orgánicos sedimentarios, fósiles, carbón, quimiotaxonomía

    Objetivos

    General: Aplicar técnicas quimiométricas de análisis para comprender mejor la transformación molecular de la materia orgánica en los sedimentos, incluyendo restos fósiles (vegetales y animales), carbones y materiales sedimentarios relacionados.
    Particulares:
    1. Estudiar morfológica y químicamente restos fósiles con distintos modos de preservación (con diversas procedencias geográficas y estratigráficas) para entender mejor diferentes aspectos de la relación entre morfología y cambios geoquímicos.

    2. Explorar las probables aplicaciones quimiotaxonómicas de la información química derivada de los restos fósiles, utilizando la metodología propuesta y aplicada por D’Angelo (2006) y D’Angelo et al. (2010 b,c).

    3. Analizar muestras de carbón y macerales de carbón asociados a los restos fósiles de interés e indagar en las posibles vias de formación del querógeno (precursor del petróleo).
     

    Resultados esperados

    Se espera poder comprender mejor ciertos aspectos de la transformación a nivel molecular de la materia orgánica en los sedimentos incluyendo restos fósiles (vegetales y animales), carbones y materiales sedimentarios relacionados. Esta información, sin dudas, tendrá importantes implicancias en la comprensión de los procesos tafonómicos a nivel molecular y permitirá explorar sus probables aplicaciones en otras disciplinas como la quimiotaxonomia, estudios paleoclimáticos y estudios de contaminación ambiental (por su relación con los desechos de combustibles de origen fósil).
    Se espera lograr publicaciones científicas y presentaciones en Congresos.
    Respecto a la formación de recursos humanos: la introducción del uso combinado de técnicas instrumentales de análisis morfológico y químico, aplicadas al estudio de restos fósiles, registra muy pocos antecedentes en el Hemisferio Sur. De esto se deriva la necesidad de difundir esta clase de estudios combinados para lo cual se propone, en el mediano plazo, la formación de investigadores que puedan abordar estas temáticas.
     

    Descripción

    Los fenómenos fisicoquímicos que degradan la materia orgánica sedimentaria (ej. carbón, restos fósiles con distintos modos de preservación, etc.) pueden comprenderse mejor con el uso combinado de varias técnicas de análisis químico y morfológico. Como continuación de las actividades de investigación realizadas en proyectos anteriores, se propone aquí continuar con la caracterización de diversos tipos de muestras sedimentarias y en particular aquellas en las que se ha preservado materia orgánica. Esto incluirá: Espectrometría de Infrarrojo con Transformada de Fourier (FTIR), Reflectancia Total Atenuada (ATR), Espectroscopia de Resonancia Magnética Nuclear de Carbono 13 e Hidrógeno 1 (13C, 1H RMN, respectivamente), Pirólisis-Cromatografía Gaseosa acoplada a Espectrometría de masas (Py-GC-MS), Espectrometría de Fluorescencia de Rayos X Dispersiva en Energía (EDS), Difracción de Rayos X (XRD), Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) y Microscopía Óptica (OM). Los tipos de muestras a estudiar incluyen: compresiones, cutículas maceradas naturalmente y cutículas obtenidas por maceración química (procedimiento de Schulze). La madurez del carbón será evaluada para ayudar a interpretar la preservación de restos fósiles. Las variaciones en los datos químicos se evaluarán por medios de métodos quimiométricos, lo cual contribuirá a la mejor comprensión de algunos cambios químicos relacionados con la formación del querógeno (precursor del petróleo) y de la diagénesis de los restos fósiles. Se dicutirán las implicancias paleoambientales y quimiotaxonómicas.

    Transferencia

    Tal y como se llevó acabo en el proyecto 2009-2011, se prevé dar especial énfasis a la formación de recursos humanos. Con esta finalidad se incluyen en el grupo de trabajo a alumnos del Instituto de Ciencias Básicas (Universidad Nacional de Cuyo). Este proyecto ayudará en forma decisiva a la formación de recursos humanos en una línea de investigación nueva, sin antecedentes en nuestro país y que resulta de utilidad en numerosas disciplinas (tafonomía, quimiotaxonomía, estudios paleoambientales, génesis de hidrocarburos fósiles).
    El enfoque más innovador del proyecto consiste en el estudio de restos fósiles con materia orgánica preservada aplicando conjuntamente modernas técnicas de análisis químico y morfológico.

    Inglés

    Physical-chemical phenomena degrading the sedimentary organic matter (e.g., coal, fossil remains with different preservation modes, etc.) can be better understood by using combined techniques of chemical and morphological analyses. As part of our on-going research activities it is proposed to continue characterizing several types of sedimentary samples, particularly those preserving organic matter, by modern instrumental techniques.  This will include: Fourier Transform Infrared Spectrometry (FTIR), ¹³C and 1H Nuclear Magnetic Resonance (¹³C and 1H NMR, respectively), Pyrolysis-Gas Chromatography-Mass Spectrometry (Py-GC-MS), Energy Dispersive X-Ray Fluorescence Spectrometry (EDX), X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), and Optical Microscopy (OM). Sample types to be studied will include: compressions, naturally macerated cuticles and cuticles obtained by chemical maceration (Schulze’s procedure). Maturity of coal will be evaluated to help interpret preservation of associated fossil remains. Variation in the chemical data will be evaluated through chemometric methods the results of which will contribute to a better understanding of some chemical changes related to kerogen formation (oil precursor), and fossil-remain diagenesis. Paleoenvironmental and chemotaxonomic implications will be discussed.

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: IMBECU CCT MENDOZA CONICET 06/M070

    STUDY OF THYROID HORMONE MECHANISM OF ACTION ON REPRODUCTION: ACTION AT OVARIAN LEVEL DURING GESTATION

    Director: María Belén, Hapon | CoDirector: Carlos Diego , Gamarra Luques

    Palabras clave: Gestacion hormonas tiroideas cuerpo lúteo

    Objetivos

    Objetivo general: Nos proponemos continuar con el estudio de los mecanismos mediante los cuales las hormonas tiroideas afectan la función del ovario y el mantenimiento de la gestación en la rata. 

    Objetivos específicos:

    -En primer lugar se evaluará si las hormonas tiroideas en condiciones normales necesitan de transportadores a nivel de membrana para ingresar a la célula luteal. Para ello se evaluará la presencia de ARNm de los transportadores de membrana MCT8, OAtp14, LAT1 y LAT2.

    -En segundo lugar, se estimará el modo en que las hormonas tiroideas pueden ser  metabolizadas en el cuerpo lúteo, determinando la presencia de ARNm de deiodinasas 1, 2 y 3.

    -Tercero, se definirá cuales son las posibles combinaciones de complejos de transcripción que modulan la acción de las hormonas tiroideas durante la gestación, determinando la presencia de ARNm de coreguladores o correpresores del receptor de hormonas tiroideas y la expresión de RXR.

    -En cuarto lugar, se evaluará el efecto del hipotiroidismo y el tratamiento con T3 o GC-1 modifican la expresión de los componentes de la vía de señalización de hormonas tiroideas mencionados en los objetivos 1, 2 y 3.

    -Por último se evaluará el efecto del hipotiroidismo y del reemplazo con T3 o GC-1 sobre los niveles de progesterona y estradiol y la morfología del ovario en el período postimplantario.

    Resultados esperados

    -Determinar la presencia de transportadores de hormonas tiroideas a nivel de membrana celular y de enzimas metabolizadoras, de receptores y correguladores de hormonas tiroideas en el interior celular. Estos resultados permitirán describir el modo de la acción directa estas hormonas a nivel luteal durante la gestación.

    -Determinar en que extensión las patologías tiroideas alteran la expresión de los componentes involucrados en la señalización de hormonas tiroideas  a nivel luteal.

    -Dilucidar el mecanismo por el cual las patologías tiroideas, producen efectos deletéreos sobre la gestación en la rata en especial sobre el período implantatorio.

    -Evaluar nuevos enfoques terapéuticos para el tratamiento de reemplazo crónico, en la deficiencia de hormonas tiroideas.

    Descripción

    Objetivo: Describir la vía de señalización de las hormonas tiroideas involucrada en el funcionamiento del ovario y mantenimiento de la gestación en la rata. Línea de Investigación: Investigación Básica aplicada a la Biología de la Reproducción. Hipótesis de Trabajo: Los desórdenes en la fertilidad producto de las patologías tiroideas estarían mediados por las acciones directas a nivel hipotalámico, mamario y/u ovárico producidas por el exceso (hipertiroidismo) o defecto (hipotiroidismo) de hormonas tiroideas. Estas hormonas pueden tener acciones directas a nivel ovárico específicamente en el cuerpo lúteo que es la glándula encargada de secretar progesterona y estradiol esenciales para el mantenimiento de la gestación. Esta acción implicaría la modificación de la expresión de receptores hormonales, factores que promueven la sobrevida del cuerpo lúteo y de las enzimas involucradas en la síntesis y degradación de progesterona. Del mismo modo en que ha sido descripto experimentalmente para otros órganos como hígado, riñon, útero y cerebro, hipotetizamos que las hormonas tiroideas ingresarían a la célula luteal a través de transportadores de membrana, y ya en el interior celular serían activadas o desactivas por enzimas deiodinasas para luego formar complejos de transcripción con receptores específicos y cofactores para esta manera se modular finalmente la expresión de genes específicos que participan en el mantenimiento de la gestación. Considerando que nuestro laboratorio ha demostrado experimentalmente que las hormonas tiroideas modulan la actividad del cuerpo lúteo, la comprobación de esta hipótesis permitirá profundizar el estudio de su mecanismo de acción en condiciones normales y patológicas y por ende los efectos asociados al mantenimiento de la gestación lo cual se pondera de gran interés en el ámbito de la salud reproductiva. Metodología: Modelo animal: ratas Wistar gestantes controles, hipotiroideas con o sin tratamiento hormonal de reemplazo con la hormona tiroidea T3 o su análogo sintético GC-1 (específico para el receptor TRβ1). Experimentos: 1-Se determinará la expresión de ARNm de proteínas luteales relacionadas con la acción de las hormonas tiroideas durante la gestación en condiciones fisiológicas y farmacológicas mediante la administración de T3 o de su análogo sintético GC-1 como terapia de reemplazo en ratas hipotiroideas. 2- Se determinarán los niveles de progesterona y estradiol y la morfología ovárica en el momento de la implantación y se relacionaran con la eficiencia reproductiva en ratas hipotiroideas y controles tratadas con T3 o de su análogo sintético GC-1 como terapia de reemplazo. Resultados esperados: -Determinar la presencia de transportadores de hormonas tiroideas a nivel de membrana celular, de enzimas metabolizadoras, de receptores y correguladores de hormonas tiroideas en el interior celular. Estos resultados permitiran describir el modo de la acción directa estas hormonas a nivel luteal durante la gestación. -Determinar en que extensión las patologías tiroideas alteran la expresión de los componentes involucrados en la señalización de hormonas tiroideas a nivel luteal. -Dilucidar el mecanismo por el cual las patologías tiroideas, producen efectos deletéreos sobre la gestación en la rata. -Evaluar nuevos enfoques terapéuticos para el tratamiento de reemplazo crónico, en la deficiencia de hormonas tiroideas. Transferencia: Hacia la comunidad científica mediante la presentación de resultados en jornadas, congresos y publicaciones en revistas internacionales con referato de la especialidad y en revistas de divulgación científica local y regional. Beneficios esperados: Promover la formación de recursos humanos. Actualizar el conocimiento de la comunidad higiénico sanitaria y de este modo mejorar la salud reproductiva de aquellas pacientes afectadas por patologías tiroideas. 

    Transferencia

    La transferencia está destinada a la comunidad científica a través de la presentación de resultados en jornadas y congresos, publicación en revistas internacionales con referato de la especialidad y en revistas de divulgación científica local y regional. El desarrollo del presente proyecto también contempla la formación de recursos humanos ya que beneficiará a una estudiante para la realización de su trabajo final de Tesina y a otra para la finalización de su Tesis a fin de obtener su título Doctoral. Los beneficiarios serán los investigadores, como así también los miembros de la comunidad higiénico sanitaria, ampliando el conocimiento sobre la influencia de las patologías tiroideas en la salud reproductiva. También se beneficiarán las pacientes afectadas por patologías tiroideas como el hiper o hipotiroidismo que frecuentemente presentan disfunciones reproductivas asociadas a las patologías de base. Es importante destacar que Mendoza, ubicada en una zona geográfica mediterránea, tiene alta prevalencia de hipotiroidismo, lo que hace de particular interés el estudio de las consecuencias de esta patología sobre la fertilidad, el embarazo. Es por ello que el presente proyecto representa un aporte importante al conocimiento de mecanismos moleculares involucrados en el desarrollo de la patología tiroidea con aplicación directa tanto a nivel local como nacional.

    Inglés

    Goal: Describe the signaling pathway of thyroid hormones involved in ovarian function and maintenance of pregnancy in the rat. Line of investigation: Basic Research applied to Biology of Reproduction. Working Hypothesis: Fertility disorders produced by Thyroid pathologies may be mediated by the direct actions of thyroid hormones at hypothalamic, mammary and/or ovarian level due to the excess (hyperthyroidism) or defect (hypothyroidism). Thyroid hormones may have direct actions at ovarian level especifically in corpus luteum that it is the gland controling progesterone and estradiol secretion essential for the maintenance of pregnancy. This action implies the modification of hormone receptor expression, promotes the survival of the corpus luteum and the enzymes involved in progesterone synthesis and degradation. In the same way that had been described for other tissues as liver, kidney, uterus and brain, we hypothetize that thyroid hormones may enter luteal cells throughout membrane transportes, once they reach the cytoplasm they may be activated or deactivated by deiodinases enzymes and then to form transcription complexes with receptors and cofactos to modulate at the end, the expression of specific genes that participates in the maintenance of pregnancy. Considering that our lab have demonstrated experimentally that thyroid hormones modulate corpus luteum activity, the validation of the hypothesis may allow to study in deep the mechanism of action under physiological or pathologicall conditions and in consequence the colateral effects associated to the maintenance of pregnancy that it is consider of great interest for the Reproductive Health field of investigation. Methods: Animal model: Control and hypothyroid gestating Wistar rat with or without T3 or the synthetic analog GC-1 (TRβ1 specific) hormonal replace treatment . Experiments: 1- Determine mRNA expression of luteal proteins related to the thyroid hormones action during gestation under physiological or pharmacological conditions by the administration of T3 or the synthetic analog GC-1 to hypothyroid rats. 2-Determine progesterone and estradiol serum levels and the ovarian morphology at the implantation period and to evaluate their relationship with the reproductive performance in control and hypothyroid rats treated with T3 or the synthetic analog GC-1. Expected Results: To determine the presence of thyroid hormone transporters at cell membrane level, methabolic enzymes, receptors and coregulatos of thyroid hormone at cytoplasm level. This results may allow to describe thyroid hormone signaling pathway at luteal level during gestation. To detemine the extent of thyroid hormone pathologies alteration of the components involved in their signalling pathway at luteal level. Elucidate the mechanism involved in thyroid pathologies, that in turn produce deleterious effects during gestation in the rat. Evaluate new therapeutic aproaches for the cronic replacement treatment of thyroid deficiences. Knowledge transfer: To the scientific community by the presentation of the results in meetings, congresses, international journal publications as well as local scientific publications. Expected benefits: To promote human resources development. Update health community knowledge, and in this way improve the reproductive health of those patients affected by thyroid pathologies.

     

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Instituto de Ciencias Básicas M009

    Evolutionary design of artificial neural networks

    Director: Pablo Federico, Kaluza | CoDirector: Enrique, Miranda

    Palabras clave: redes neuronales, diseño evolutivo, redes robustas, redes recurrentes

    Objetivos

    El objetivo primario de nuestro proyecto es el de desarrollar métodos probabilísticos para el diseño de redes neuronales con arquitecturas robustas.

    Objetivos específicos:
    a) Construir redes recurrentes con dinámicas temporales continuas.
    b) Construir redes multicapas (feedforward) funcionales y robustas ante la eliminación de nodos (neuronas).
    c) Construir redes multicapas (feedforward) funcionales y robustas ante la eliminación de conexiones (sinapes).
    d) Analizar estadísticamente las propiedades estructurales de las redes optimizadas con diferentes criterios de robustez.
    e) Estudiar los efectos que tienen los diferentes criterios de robustez ante el procesamiento de datos con errores (generalización de la información).
     

    Resultados esperados

    a) Se espera desarrollar algoritmos probabilísticos eficientes para diseñar redes neuronales artificiales capaces de producir optimizaciones multivariables.

    b) Se espera encontrar diferencias estructurales y funcionales entre las redes optimizadas para ser robustas ante diferentes tipos de daños.
     
    c) Se espera aplicar los algoritmos desarrollados en diferentes modelos de redes neuronales. Principalmente en redes multicapas con tiempo discreto y redes parcialmente recurrentes y dinámica continua.
     

    Descripción

    Las redes neuronales artificiales son modelos matemáticos inspirados en los sistemas nerviosos de los seres vivos. De estos últimos pretende imitar su robustez ante daños, su capacidad de procesamiento en paralelo (distribuido entre neuronas),  y principalmente, la capacidad de aprender a través de ejemplos y su posterior generalización a situaciones no consideradas durante el aprendizaje. Uno de los principales dasafios en el campo de las redes neuronales es el proceso de aprendizaje involucrado para resolver un problema dado. Tradicionalmente existen dos enfoques para el proceso de aprendizaje: supervisado y no supervisado. Ambos enfoques, sin embargo, persiguen como principio elemental tener cierto grado de realismo biológico para el proceso de aprendizaje.  En el presente proyecto pretendemos diseñar  redes neuronales considerando su aprendizaje  solamente como un problema de optimización, sin necesidad de una interpretación biológica de tal optimización. El proceso de aprendizaje se realizará a través de un mecanismo evolutivo de mutaciones y selecciones de las estructuras de las redes, similar al algoritmo de Metropolis.  La flexibilidad de este algoritmo permite realizar optimizaciones multivariables y lograr, por ejemplo, la funcionalidad del sistema (disminución del error) e incrementar la robustez contra diferentes daños, tales como la eliminación de nodos (neuronas) o conexiones (sinapsis). En este proyecto nos centraremos en el análisis de las propiedades estructurales de redes construidas para resolver similares problemas pero optimizadas para resistir diferentes tipos de daños.  El proyecto se realizará en colaboración con investigadores de la Universidad Nacional de Cuyo,  con investigadores radicados en el extranjero y con la participación de estudiantes de grado del Instituto de Ciencias Básicas.

    Transferencia

    Los resultados del proyecto se publicarán en revistas internacionales arbitradas y en conferencias en donde los miembros del proyecto participen. Se indicará el uso de fondos del proyecto en cada oportunidad de exposición de los resultados.

    Se hará con particular interés la divulgación de los resultados dentro de la Universidad Nacional de Cuyo con el objetivo de iniciar y atraer estudiantes a la investigación científica. Asimismo se espera que estudiantes de grado participen de diferentes maneras en el proyecto realizando pequeños proyectos de investigación en temas relacionados.
     

    Inglés

    Artificial neural networks are mathematical models inspired by nervous systems of living beings. These models want to mimic their robustness against damages, parallel processing features (distributed among neurons), and mainly, the capacity for learning with examples and the generalization capacity. One of the main problems in this field is the learning process. Traditionally, there are two ways to address this problem: supervised and unsupervised learnings. In both cases, however, some degree of biological realism is required for these processes. In this project we want to design neural networks considering their design only as an optimization problem, without requiring any biological realism. The learning process will be done by using an evolutionary algorithm of mutations and selections of the network structures in a similar way as the Metropolis algorithm (simulated annealing). The flexibility of this algorithm allows multivariable optimizations and, for example, it is possible to reach the system functionality (small error) and increases the robustness against different damages, as deletion of nodes (neurons) or connections (synapses). In this project we will focus on the analysis of the properties of the network structures of systems constructed to solve similar problems (targets) but optimized to be robust against different kind of damages. The project will be developed in collaboration with researchers of the National University of Cuyo, researchers from Italy and the participation of students of the Institute of Basic Sciences.
     

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: IBAM (Instituto de Biología Agrícola Mendoza, U.N.Cuyo-CONICET) 06/M075

    Taxonomic, evolutionary and genomic study of parasitic plants and their hosts.

    Director: Maria Virginia, Sanchez Puerta | CoDirector: Diego, Lijavetzky

    Palabras clave: holoparásita, hemiparásita, mitocondria, cloroplasto, Santalales

    Objetivos

    1) Examinar las modificaciones que ocurrieron en el genoma cloroplástico en plantas parásitas.

    2) Ensamblar, anotar y caracterizar el genoma mitocondrial en cuanto al contenido génico, tasa de substitución y secuencias intergénicas.

    3) Determinar las relaciones filogenéticas de plantas parásitas.

    4) Evaluar la incidencia y dirección de la transferencia horizontal de genes entre plantas parásitas y hospedadoras.

    Resultados esperados

    Se espera lograr:

    1. Secuenciar y ensamblar los genomas mitocondriales y cloroplásticos de dos plantas parásitas.
    2. Conocer los cambios sufridos en los genomas citoplasmáticos en la transición al parasitismo.
    3. Determinar la incidencia de la transferencia horizontal de genes en la mitocondria de las plantas parásitas y hospedadoras.
    4. Reconocer las relaciones filogenéticas de las plantas parásitas bajo estudio.
    5. Formar recursos humanos, a través de la realización de pasantías de investigación, trabajos finales de carrera y carreras de posgrado.
    Descripción

    Las plantas parásitas forman una raíz modificada llamada haustorio, que conecta el tejido vascular de la planta parásita con el de la planta hospedadora y permite la transferencia de nutrientes, agua e incluso mRNAs. Existen grandes desafíos en la clasificación de las angiospermas parásitas, debido a la extrema reducción de la morfología floral y vegetativa, a la alta divergencia en la secuencia de sus genes y a la incidencia de la transferencia génica horizontal, que ha sido documentada para algunos genes mitocondriales en diversas plantas parásitas. En la actualidad, las plantas parásitas se clasifican en 28 familias de plantas dicotiledóneas, siendo la mayoría hemiparásitas y sólo un 10% holoparásitas. El parasitismo se originó aproximadamente 11 veces en las angiospermas desde ancestros de vida libre. Una de las consecuencias de la transición hacia la heterotrofia, fue la menor presión evolutiva para conservar los procesos fotosintéticos, que supone pérdidas de genes cloroplásticos de forma independiente y convergente en distintos linajes de las plantas parásitas. El objetivo de este proyecto es analizar los genomas citoplasmáticos (mitocondrial y cloroplastidial) de una planta holoparásita y una hemiparásita con el fin de comprender los cambios moleculares en los genomas citoplasmáticos que acompañaron el cambio de vida hacia el parasitismo, examinar las relaciones evolutivas de las parásitas bajo estudio, y estudiar la transferencia horizontal de genes entre parásitas y hospedadoras.

    Transferencia

    La principal contribución será en el ámbito académico mediante la iniciación a la investigación de estudiantes y el desarrollo de recursos humanos con formación científica y capacidad de análisis crítico. Este proyecto apoya el desarrollo y finalizacion de una tesis doctoral bajo la dirección de la Dra. Sanchez-Puerta. Además, se propone la formación de recursos humanos a través de pasantías de investigación para estudiantes avanzados de Lic. Cs. Básicas, Ing. Agronómica e Ing.Recursos Naturales Renovables. Actualmente, tres estudiantes avanzadas integran este proyecto bajo la dirección de la Dra. Sanchez-Puerta. Asimismo, el proyecto pretende la realización de trabajos finales de carrera (tesinas) de la Lic. Cs. Básicas o IRNR (U.N.Cuyo), la Lic. Biología Molecular (U.N.San Luis) y Lic. Genética (U.N.Misiones).

    Por otro lado, la compra  de insumos, acceso a servicios, y mantenimiento de instrumentos para el laboratorio va a mejorar la eficiencia y producción científica en los diversos proyectos que se llevan a cabo en el Laboratorio de Biología y Química Vegetal del IBAM (UNCuyo-CONICET).

    Inglés

    Parasitic plants have a modified root named haustorium, which connects the vascular tissue of the parasitic plant to that of the host, allowing the acquisition of nutrients, water and mRNAs from the host. The taxonomy of parasitic plants is challenging due to the extreme reduction of the floral and vegetative morphology, high substitution rate of cytoplasmic genes and the frequency of horizontal gene transfer that was documented for mitochondrial genes in diverse parasitic plants. Today, parasitic plants are classified in 28 families of dicotyledonous plants; the majority are hemiparasitic and only 10% are obligate holoparasites. Parasitism originated about 11 times from free-living ancestors in angiosperms. One of the main consequences of the transition to heterotrophy was the release of selective pressure on photosynthetic processes, which translates into the possible loss of plastid genes independently in distinct lineages of parasitic plants. The goal of this project is to analyze the cytoplasmic genomes (mitochondrial and plastidial) of a holoparasitic and a hemiparasitic plant to understand the molecular changes that took place in the cytoplasmic genomes during the transition to parasitism, to examine evolutionary relationships of parasitic plants and to study horizontal gene transfer events between parasites and hosts.

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Instituto de Ciencias Básicas M015

    Finite topological spaces and applications to the study of graphs

    Director: Miguel, Ottina | CoDirector: Verónica, Nodaro

    Palabras clave: Espacios topológicos finitos, grupos de homología, grupos de homotopía, coloreo de grafos.

    Objetivos
    Los objetivos de este proyecto son:
    (1) Desarrollar nuevas herramientas que nos permitan calcular los grupos de homología de un espacio topológico finito T0 a partir de su diagrama de Hasse.
    (2) Extender resultados clásicos de CW-complejos, como el teorema de escisión homotópica, al contexto de espacios finitos.
    (3) Desarrollar herramientas que nos permitan obtener información de los grupos de homotopía de orden superior de un espacio topológico finito T0 a partir de su diagrama de Hasse.
    (4) Asociar a cada grafo un espacio topológico finito de modo que podamos estudiar el número cromático del grafo por medio de alguna de las propiedades topológicas del espacio finito asociado.
     
    Resultados esperados
    En primer lugar, esperamos poder desarrollar nuevas herramientas que nos permitan calcular los grupos de homología de un espacio topológico finito T0 a partir de su diagrama de Hasse.
    En segundo lugar, esperamos poder adaptar algunos resultados de teoría de homotopía clásica al contexto de espacios finitos a fin de obtener herramientas que nos permitan estudiar los grupos de homotopía de los espacios finitos.
    En tercer lugar, esperamos poder obtener resultados que nos permitan obtener información de los grupos de homotopía de orden superior de un espacio topológico finito T0 a partir de su diagrama de Hasse, generalizando los métodos existentes para el grupo fundamental.
    Además, esperamos poder asociar a cada grafo un espacio topológico finito de modo que el número cromático del grafo esté relacionado con alguna propiedad topológica del espacio finito asociado.
    Además, esperamos que este proyecto contribuya fuertemente a la formación de recursos humanos puesto que participarán del mismo una becaria doctoral y tres estudiantes de grado del ICB.
    Por último, esperamos que este proyecto contribuya al fortalecimiento y la consolidación del grupo de investigación en Topología Algebraica del ICB que fue creado este año. Esto es particularmente importante para Mendoza y para la Universidad Nacional de Cuyo, puesto que por el momento cuentan con muy pocos investigadores en Matemática.
     
    Descripción

    En este proyecto estudiaremos espacios topológicos finitos desde el punto de vista de la Topología Algebraica y buscaremos aplicaciones de esta teoría al estudio de grafos. En primer lugar intentaremos desarrollar nuevas herramientas que nos permitan calcular los grupos de homología de un espacio topológico finito a partir de su diagrama de Hasse. En segundo lugar, estudiaremos en profundidad las heramientas existentes para el cálculo del grupo fundamental de un espacio finito e intentaremos generalizarlas para estudiar los grupos de homotopía de orden superior de estos espacios. Por último, buscaremos aplicar la teoría de espacios topológicos finitos al estudio de problemas de coloreo de grafos.

    Transferencia
    Se espera publicar artículos científicos con los resultados que se obtengan en el desarrollo de  este proyecto, así como también realizar presentaciones a congresos.
    Además, el proyecto contribuirá fuertemente a la formación de recursos humanos ya que participarán del mismo una becaria doctoral de la ANPCyT (cuya beca y doctorado son dirigidos por el Dr. Miguel Ottina, director de este proyecto), un alumno de grado que se encuentra finalizando la licenciatura y que realizará su tesis en el marco de este proyecto (dicha tesis será dirigida por el Dr. Miguel Ottina) y dos alumnas de licenciatura que están promediando sus carreras y que ya están interesadas en insertarse en un proyecto de investigación.
     
    Inglés
    In this project we will study finite topological spaces from the point of view of Algebraic Topology and we will look for applications of this theory to the study of graphs. Firstly, we will try to develop new tools to compute the homology groups of a finite topological space from its Hasse diagram. Secondly, we will study in depth the existent tools to compute the fundamental group of a finite space and we will try to generalize them to study the higher homotopy groups of these spaces. Finally, we will try to apply the theory of finite topological spaces to study graph coloring problems.
     
  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Laboratorio de Biología Molecular M005

    Generation of epigenetic variability in the potato cultivar Spunta using azacitidine as a desmethylating agent.

    Director: Paula, Cornejo | CoDirector: Ricardo W., Masuelli

    Palabras clave: Solanum tuberosum, Azacitidina, metilación, mejoramiento

    Objetivos
    1. Ajustar la metodología para llevar a cabo un tratamiento químico con el agente desmetilante AzaC en la variedad de papa Spunta con el fin de generar clones de papa desmetilados (epiclones).
    2. Evaluar los efectos del tratamiento con AzaC sobre la metilación global de los distintos clones
    3. Evaluar los efectos del tratamiento con AzaC sobre caracteres morfológicos y productivos  que sirvan como base para su aplicación en un programa de mejoramiento epigenético.
    Resultados esperados

    Mediante el uso del agente desmetilante Azacitidina se esperan obtener clones de papa cultivada con presencia de nuevos epialelos, que brindarán un rango mayor de fenotipos disponibles para aplicar en planes de mejoramiento.

    Descripción

    La epigenética es un área de la genética que está en pleno desarrollo. Recientemente se ha demostrado que no solo los cambios en secuencias de ADN (mutaciones) son responsables de la variabilidad observada, cambios químicos como metilación del ADN o acetilación de histonas alteran la estructura de la cromatina y la expresión génica. Estos cambios epigenéticos pueden ser heredables y por lo tanto tienen importancia en la evolución de los organismos. Estudios recientes muestran que el tratamiento de plantas de papa con un agente desmetilante como la Azacitidina (AzaC) tiene efectos importantes en el fenotipo, por ejemplo las plantas tratadas presentan cambios en la morfología  floral y foliar, y en el tiempo a floración. Las variedades establecidas en papa son genotipos altamente heterocigóticos que presentan una base genética estrecha debido al reducido número de cultivares utilizado en el mejoramiento. Existen cultivares comercialmente exitosos como Spunta, pero nuevas variedades obtenidas por cruzamiento y selección no han sido adoptadas por los productores. La estrecha base genética y la poliploidía en papa explican porque los avances en el mejoramiento son tan lentos y muchas veces acompañados del deterioro de algunos caracteres. Modificar el patrón de metilación de las variedades exitosas comercialmente, como Spunta, es una alternativa para generar variabilidad epigenética que sirva de base al mejoramiento de estas variedades sin recurrir a la hibridación. El objetivo del presente proyecto es ajustar un tratamiento químico con el agente desmetilante AzaC en la variedad de papa Spunta con el fin de generar clones de papa desmetilados (epiclones) en los que se avaluarán caracteres fisiológicos y productivos  que servirían como base para comenzar un programa de mejoramiento epigenético.

    Transferencia

    Este proyecto permitirá  la formación de recursos humanos, dando lugar  a los estudiantes para  trabajar y aprender acerca de técnicas moleculares. Los resultados se darán a conocer en Congresos del área, en publicaciones en revistas especializadas y se expondrán en cursos de grado y posgrado.

    Por otro lado, este proyecto es relevante en el área socio–económica ya que es de importancia para la producción local, regional e internacional, debido a que plantea la generación de clones de papa cultivada con nuevos epialelos, produciendo así una fuente de variabilidad importante para ser utilizada en los planes de mejoramiento.

    Inglés

    Epigenetics is an area of genetics in development . Recently has been shown that not only changes in DNA ( mutations ) are responsible for the observed variability. Chemical changes such as DNA methylation or histone acetylation alter chromatin structure and gene expression. These epigenetic changes can be inherited and therefore are important in the evolution of organisms. Recent studies show that treatment of potato plants with a demethylating agent Azacitidine ( AzaC ) has significant effects on the phenotype , for example the treated plants show changes in floral and leaf morphology, and the time to flowering . Established potato varieties are highly heterozygous genotypes that have a narrow genetic base due to the small number of cultivars used in breeding. Spunta is the most important potato commercial variety cultivated in Argentina , new varieties developed by crossing and selection have not been adopted by farmers. The narrow genetic base and polyploidy in potato explain why progress in improving are so slow and often accompanied by deterioration of some characters. Modification of the methylation pattern of Spunta, is an alternative to generate epigenetic variability as a basis to improve these clone without hybridization. The objective of this project is to adjust a chemical treatment with the demethylating agent AzaC in Spunta potato variety in order to generate unmethylated potato clones (epiclones ) in which evaluate physiological and productive traits that would serve as a basis for starting a epigenetic breeding program.

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Instituto de Ciencias Basicas M003

    Simulation of nanoscale systems

    Director: Eduardo, Bringa | CoDirector: Carlos Javier, Ruestes

    Palabras clave: nanotecnologia, simulaciones

    Objetivos
    The detailed structure of nanomaterials affects their mechanical and electronic properties. There is ongoing world-wide research on these areas, but mostly focusing on “perfect” nanomaterials. However, experimental conditions often involve “defective” conditions, which can affect significantly the behavior of the material.Using advanced simulation and modeling tools we aim to study the behavior of defective nanostructured materials concentrating on both their mechanical properties and their evolution under ion irradiation. 
    Human resource formation will play a central role in our project, since our team includes  3 graduate students, and 5 undergraduate students. We will also communicate our results to secondary schools and non-experts in general, to increase awareness to science and technology in our community.
    Finally, as part of all of our simulation efforts, we will increase the computational capabilities at the UN Cuyo, benefiting the laboratory for scientific computing at the “Instituto de Ciencias Básicas” and regional computing efforts. 
    Resultados esperados
    We will use powerful atomic-scale simulations to gain insight into the behavior of nano-structured materials, and will probe nanoscale dynamics under mechanical load and ion irradiation, leading to a better understanding of several aspects of nanomaterials. We will aim to forge connections to larger spatial and time scales that will be necessary for technological applications, like materials for medical applications, fuel cells, the aerospace industry, and the new generation of nuclear reactors. Our project also includes plans to contribute to the increase of computational resources at the UN Cuyo. Human resource formation and outreach will be tightly integrated into our efforts, including formation of 4 undergraduate and 3 graduate students in physics, materials science and computational sciences, and activities to take materials science and technology to the classroom and society.
    Descripción
    La nanotecnologia juega un rol creciente en la sociedad dado que las propiedades a la escala nano de los materiales pueden tener una gran influencia en su comportamiento macroscópico. Por ejemplo, las propiedades mecánicas están parcialmente determinadas por la generación y acumulación de defectos en la escala nano, como dislocaciones, precipitados, porosidad e interfaces. Además, si el material realmente consiste de nanoestructuras, como por ejemplo un conjunto de nanopartículas, puede mostrar propiedades mecánicas y termodinámicas extraordinarias, de interés para aplicaciones tecnológicas.  Simularemos varios tipos de nanosistemas utilizando dinámica molecular (molecular dynamics, MD), incluyendo defectos puntuales, de línea, de superficie y volumétricos. Se estudiará la deformación mecánica de nanosistemas bajo distintas condiciones de contorno y a distintas velocidades de deformación, como así también la respuesta de nanosistemas a condiciones extremas en general, incluyendo radiación. Estos estudios permitirá la formación de recursos humanos de grado y posgrado con conocimientos avanzados en nanociencia, una área nueva para la U.N. Cuyo que es crucial dentro del marco de la estrategia nacional para el avance de la ciencia y la tecnología, y al mismo tiempo desarrollará colaboraciones con investigadores del área en el país y en el exterior. 
    Transferencia
    For expert audiences, we will strive to publish our scientific results in international refereed journals, with a likely production of about four papers resulting from this project. We will also present our results in national conferences using funds from this project. These publications and presentations will put forward our results for the benefit of the whole scientific community. 
    For non-expert audiences (secondary school and undergraduate students, and general audiences), we will strive to explain the benefits of research in computational physics and materials science, hoping to increase awareness and careers in science, with our continued participation in “Science Week” and other events, like open seminars. We do hope that our work will continue having the impact that has enjoyed until now, as reflected by radio and newspapers interviews to E.M. Bringa, on the area of nanotechnology. 
    Exploring the applicability of high-performance computational solutions will surely contribute to changing computer science options in the near future, and the formation of human resources with expertise in this area, which will be central to new proposed degrees in Computer Science within U.N. Cuyo.
    Inglés
    Nanotechnology plays an increasing role in society because properties of materials at the nanoscale greatly influence their macroscopic behavior. For instance, mechanical properties are partly determined by the generation and accumulation of nano-scale defects like dislocations, precipitates, porosity, and interfaces. In addition, if the material is truly a nanostructure, like a collection of nanoclusters, it can display extraordinary mechanical and thermodynamic properties, of interest to technological applications. We will model a variety of nano systems using molecular dynamics (MD) atomistic simulations, including point, line, surface and volume defects. We will study mechanical deformation of nanosystems with different boundary conditions and deformation rates, as well as the response of nanosystems to extreme conditions in general, including radiation damage. This will allow the formation of undergraduate and graduate human resources savvy in nanoscience, a new area for the U.N. Cuyo which is crucial in the national strategy for the advancement of science and technology, at the same time developing collaborations with national and foreign researchers in the area.  
  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Instituto de Ciencias Básicas 06/M065

    Genetic map of the mitochondrial Citocrome Oxydase 1 gen (COI) from freshwater molluscs from Cuyo

    Director: Néstor, CIOCCO | CoDirector: Eduardo, Koch

    Palabras clave: Identificacion taxonómica, moluscos, Cuyo

    Objetivos

    Establecer una base de datos con las secuencias de las poblaciones identificadas.

    Resultados esperados

    Resolver la identidad taxonómicade especies con dificultades de validación a partir de descripciones morfoanatómicas tradicionales e identificar especies nuevas.

     

    Descripción
    Transferencia

    Se espera presentar los resultados obtenidos en el V Congreso Latinoamericano de Malacología a realizarse en México en 2014 y en el I Congreso Argentino de Malacología a desarrollarse en la Ciudad de Mendoza en el año 2016.

    Inglés
    While compilations of taxonomic records reported 16 species of freshwater gastropods Malacological the province of Cuyo ( PMC ) ( Nunez et al. , 2010 ) , difficulties remain to review the taxonomic validity of some of them , particularly those belonging to the Families Physidae , Cochliopidae and Limnaeidae . Several species of gastropods cited for PMC require taxonomic revision and validation. As a result of recently completed projects ( SECTyP 2011-2013) or running ( PIPCONICET 0398) we performed an extensive survey of shellfish in previously unexplored regions of the PMC ( Ciocco et al. , 2012).
    The genetic mapping (essentially the mitochondrial gene cytochrome oxidase 1 (COI ) ) is one of the most used tools for identification and phylogeny studies in gastropods , as a complement to the classic morphoanatomic characters diagnostic value. However, this approach is of use only incipient in Argentina ( Gutierrez D , Ciocco N, Rumi A in press; Koch , E , Martin SM , Ciocco N 2013) . Genetic characterization of the species found in the PMC along with the development of a database with their respective sequences represents an important tool to advance the resolution of the taxonomic status and distribution of several of them , along with the ability to initiate studies phylogenetic in the near future.
  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Instituto de Ciencias Basicas M017

    FORECAST AND NUMERICAL MODELING OF ZONDA WIND AND DEEP CONVECTION

    Director: Jorge Rubén, Santos | CoDirector: DIEGO CHRISTIAN, ARANEO

    Palabras clave: Zonda, Pronóstico, GEM, WRF, Modelos de Mesoescala, Convección,Granizo

    Objetivos

    1) Modelar y Analizar el viento Zonda y Procesos de Convección Profunda en la provincia de Mendoza  mediante el uso de Modelos Físicos-Dinámicos de la Atmósfera.

    2) Evaluar el pronóstico de los perfiles verticales de dirección y velocidad del viento viento Zonda.

    3) Evaluar el pronóstico de tormentas severas

    Resultados esperados

    En el trascurso de los 2 años de investigación se pretende lograr los objetivos propuestos.Con la exitosa instalación y adaptación de los modelos numéricos WRF y GEM y se espera obtener herramientas que representen en forma satisfactoria el Viento Zonda y procesos convectivos profundos en sus distintas etapas de desarrollo.

    Descripción

     

    La provincia de Mendoza, está sujeta a fenómenos meteorológicos extremos tales tormentas graniceras  y vientos de alta velocidad, cálidos y con muy baja humedad en superficie, como es el caso del viento “Zonda”. Cada año el Zonda y el granizo, produce cuantiosas pérdidas económicas tanto en las áreas metropolitanas como en el zona cordillerana a consecuencia de los incendios en los campos debido a la baja cantidad de vapor de agua asociados al viento catabático. También cada año numerosas pérdidas por granizo son reportadas durante la época estival. El pronóstico del  evento Zonda presenta ser un reto dado las características mesoescalares del mismo, en otras palabras su variabilidad espacial resulta ser del orden de la decena de kilómetros mientras que su variabilidad temporal es alrededor de horas. Por otro lado las tormentas graniceras asociadas a procesos de convección profunda son fenómenos muy localizados espacialmente (del orden de 40 km) cuya formación puede tener lugar en cuestión minutos. Un adecuado pronóstico requiere de una comprensión acabada de procesos físicos involucrados, los cuales a veces no son capturados por los modelos numéricos y debe llevarse a cabo un análisis más en profundidad.
     El conocimiento del “Cuando” y el “Donde” ocurrirá el fenómeno meteorológico es de vital importancia a la hora de crear mecanismos que permitan alertar a la población con suficiente anticipación a fin de tomar las medidas necesarias para mitigar los daños.  Para tal fin se dispone de herramientas matemáticas, como los modelos numéricos de la atmósfera los cuales, a través de representación de los fenómenos físicos tanto en forma explícita como implícita permiten pronosticar distintos eventos meteorológicos. El éxito de estos modelos para pronosticar y simular fenómenos atmosféricos severos en la provincia de Mendoza ya fue explorado en un proyecto anterior (SECTYP 06/M054), donde los modelos atmosféricos mostraron un habilidad razonable para el pronóstico y simulación de tormentas graniceras y el Zonda. Este proyecto tiene como objetivo el estudio de los distintos procesos físicos involucrados en la génesis, desarrollo y decaimiento del Zonda en la provincia de Mendoza como así también la convección profunda. Para tal fin se utilizaran dos modelos numéricos, el modelo Weather Research and Forecasting (WRF) y El Modelo Ambiental Multiescala (Global Environmental Multiscale (GEM)).
     
    Transferencia

    La ejecución de este trabajo de investigación permitirá continuar con la formación de recursos humanos en el área de la modelación numérica del viento zonda y tormentas de granizo en el marco de procesos meteorológicos severos para la provincia de Mendoza. Al finalizar el proyecto se espera haber logrado una comprensión mas acabada del desarrollo del viento Zonda y procesos convectivos profundos. Se pretende que esta investigación sea la continuación de un proceso de formación y generación conocimiento en el ámbito meteorológico, para luego ser transmitida a los alumnos de grado interesados en el tema. Se evaluara la posibilidad de producir un pronóstico local del tiempo, con el fin de ayudar a los tomadores de decisiones  para mitigar daños que puedan ser producidos por vientos de alta velocidad en areas metropolitanas como asi tambien la caida de granizo. Los resultados obtenidos de esta investigación serán transmitidos a la comunidad científica a través de publicaciones y de asistencia a congresos nacionales e internacionales.

    Inglés

     

    Mendoza province is prone to severe weather events such as a hailstorms and high-speed, warm and very dry winds on the surface, which is known as Zonda wind. Each year large economical losses are registered not only in the metropolitan areas but also in the Andes foothills due to fires which are originated as a consequence of the dryness of these katabatic winds. Also large hail crops damages are reported every year during the summertime. The Zonda forecasting poses a challenge to the meteorological community due to its mesoscalar features, in other word its spatial variability is of the order of tenth kilometers meanwhile the temporal variability is of the order of hours. On the other hand, hailstorms are associated with deep convection processes, which are localized and whose genesis stage could take place in a matter of minutes. An acceptable storm forecast requires a good understanding of the different physical processes, which sometimes are not properly captured by the numerical models and further insight analysis is needed.
    The knowledge of “When” and “Where” the meteorologic phenomena will happen is vital to mitigate damages and casualties through mechanisms alerting the population of the potential hazards. In order to forecast these events, numerical models of the atmosphere simulate the different explicit and implicit physical processes that lead to the formation of different weather events. The success of these models in forecasting atmospheric phenomena has already been explored in a previous project   (SECTYP 06/M054), where the atmospheric models showed an acceptable skill in forecasting hail storms and Zonda winds. The main goal of this project is the study of the different physical processes involved during the genesis, intensification and decay stage of Zonda wind in Mendoza province. To carry out this, two numerical model will be used namely the Weather Research and Forecasting (WRF) and the Global Environmental Multiscale (GEM).
     
  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Instituto de Histología y Embriología (CONICET-UNCuyo) 06/M071

    Molecular mechanism of membrane fusion during cortical granule exocytosis in mouse egg

    Director: Marcela Alejandra, Michaut | CoDirector: Fabiana , Sayegh

    Palabras clave: gránulos corticales, exocitosis, reacción cortical, fusión de membranas, ovocito, fecundación

    Objetivos

    Objetivo General:

    Estudiar el mecanismo molecular que participa en la fusión de membranas durante la exocitosis de los gránulos corticales en ovocito de ratón.

     

    Objetivos Específicos

    1. Caracterizar el complejo alpha-SNAP/NSF en la exocitosis de GC: El complejo SNAP/NSF ha sido involucrado en el proceso exocítico de vesículas presinápticas en las terminales nerviosas y en la reacción acrosomal de espermatozoides humanos. En el proyecto anterior caracterizamos la presencia por RT-PCR de NSF y alpha-SNAP en ovocitos de ratón. Este objetivo propone comprobar la participación del complejo alpha-SNAP/NSF en la exocitosis de GC mediante la microinyección de anticuerpos específicos.

    2. Analizar la expresión del complejo alpha-SNAP/NSF durante la maduración del ovocito: En la actualidad se piensa que el mecanismo de fusión de membranas basado en este complejo es general y que con algunas variantes participaría en todas las etapas del transporte intracelular. Aprovechando las ventajas del modelo del ovocito, este objetivo propone analizar la expresión y localización de dicho complejo mediante western blot e inmunofluorescencia de ovocitos en distintos estadíos de maduración utilizando anticuerpos específicos.

    3. Analizar la dinámica de la reacción cortical utilizando la sobreexpresión de Rab3A como marcador de gránulos corticales: Debido a la falta de un marcador específico de GC, no se ha podido estudiar la cinética de esta exocitosis. Numerosos intentos han sido realizados para generar ratones transgénicos que expresen un marcador fluorescente del contenido de los GC (comunicación personal Dres. R. Schultz  y C. Williams). Sin embargo, hasta el momento todos los intentos han fracasado. Resultados preliminares nos permiten proponer a EGFP-Rab3A como un marcador de membrana de gránulos corticales. Este objetivo propone analizar la dinámica de la reacción cortical utilizando la sobreexpresión de EGFP-Rab3A.

    Resultados esperados

    1. En relación al objetivo general, se espera caracterizar las proteínas involucradas en la fusión de GC con la membrana plasmática durante la reacción cortical y el mecanismo molecular de la exocitosis de los GC en ovocitos maduros de ratón.

    2. En relación a los objetivos específicos:

    2.1)  Mediante la microinyección de anticuerpos específicos contra alpha-SNAP y NSF esperamos inhibir la función de estas proteínas y confirmar su participación en la exocitosis de GC.

    2.2) Esperamos describir la expresión y la localización del complejo alpha-SNAP/NSF durante la maduración del ovocito que biológicamente representa la progresión meiótica de la gameta.

    2.3) Esperamos caracterizar la dinámica de la reacción cortical in vivo y describir el mecanismo de acción de Rab3A en la exocitosis de GC in vivo y poder contribuir a esclarecer la controversia de los efectos antagónicos de Rab3A en otros modelos de exocitosis,

    3. Nuestro objetivo de dilucidar el mecanismo molecular involucrado en la exocitosis de los gránulos corticales conlleva la posibilidad de desarrollar nuevas estrategias que favorezcan o impidan la fecundación tanto a nivel humano como ganadero.

    Descripción

    Tanto el ovocito como el espermatozoide sufren exocitosis reguladas a distintos tiempos durante su encuentro. El espermatozoide libera su contenido acrosomal durante la reacción acrosomal para fecundar el ovocito, y el ovocito libera el contenido de los gránulos corticales durante la reacción cortical para bloquear la poliespermia. Teniendo en cuenta que la fusión de gránulos corticales (GC) constituye el bloqueo primario a la penetración poliespérmica, este proyecto propone identificar y estudiar las proteínas involucradas en exocitosis en otros tipos celulares – tales como SNAREs, rabs, NSF, alpha-SNAP, sinaptotagminas, etc.- en la fusión de los GC con la membrana plasmática que tiene lugar durante la reacción cortical. Nuestra hipótesis es que el mecanismo molecular de la fusión de membranas durante la exocitosis es un mecanismo universal que comparte la maquinaria proteica básica con otras exocitosis conocidas tales como la exocitosis neuronal y acrosomal. Este proyecto propone identificar proteínas aún no identificadas por RT-PCR y western blot y estudiar la localización de las mismas por microscopía de fluorescencia confocal utilizando anticuerpos específicos. Asimismo, propone estudiar la expresión de las proteínas identificadas durante los distintos estadíos de maduración del ovocito de ratón. Para estudiar la función de las proteínas identificadas se microinyectarán ovocitos de ratón con RNAm o proteínas recombinantes salvajes y mutadas. Se microinyectarán también anticuerpos inactivantes y toxinas como las botulínicas y tetánicas que cortan diversos SNAREs. Luego de activar partenogenéticamente los ovocitos, se analizará el efecto de los diferentes tratamientos en la exocitosis de los GC por microscopía confocal de fluorescencia utilizando la lectina lens culinaris que se une específicamente al contenido de los GC. Los GC serán cuantificados utilizando el programa Image J. La microinyección de ovocitos inmaduros y maduros de ratón es un sistema muy versátil que permitirá ensayar en forma aguda todo tipo de compuestos impermeables a membranas en una célula única y viva. Si bien se sabe que la fusión de los GC con la membrana plasmática es inducida por el aumento del calcio intracelular, la importancia de este proyecto radica en que permitirá caracterizar el mecanismo que regula esta fusión de membranas y proveerá nueva información científica básica potencialmente importante en el área de la clínica reproductiva humana y animal.

    Transferencia

    Los resultados obtenidos serán transferidos mediante publicaciones en revistas científicas con referato, presentaciones a congresos y simposios y en la docencia ejercida en nuestra Universidad. Durante el desarrollo de este proyecto se formarán recursos humanos (tesinistas, becarios e investigadores) que se entrenarán en manipular espermatozoides y ovocitos, como así también en técnicas de biología molecular y en el arte de microinyectar. Los resultados obtenidos serán base para nuevas líneas de investigación aplicada en 1) reproducción humana, ya sea con fines conceptivos o anticonceptivos, y 2) reproducción ganadera.

    Inglés

    Both the oocyte and the sperm suffer regulated exocytosis at different times during their encounter. The sperm releases its acrosomal content during the acrosome reaction to fertilize the oocyte and the oocyte releases the contents of cortical granules during the cortical reaction to block polyspermy. Considering that the fusion of cortical granules (CG) is the primary block to polyspermic penetration, this project aims to identify and study the proteins involved in exocytosis in other cell types - such as SNARE, rabs, NSF, alpha-SNAP, sinaptotagminas, etc.- in the fusion of CG with the plasma membrane that occurs during cortical reaction. Our hypothesis is that the molecular mechanism of membrane fusion during exocytosis is a universal mechanism that shares the basic protein machinery with other known exocytosis such as neuronal and acrosomal exocytosis. This project aims to identify proteins not yet identified by western blot and to analize their localization by confocal fluorescence microscopy using specific antibodies. It also proposes to study the expression of the identified proteins during mouse oocyte maturation. To analyze the function of the identified proteins, mouse metaphase II eggs will be microinjected with RNAm, wild type and mutated recombinant proteins, chimeras between proteins and protein domains. They will also be microinjected with inactivating antibodies and toxins such as botulinum and tetanus that cut various SNAREs. After parthenogenetic activation, CG exocytosis will be analyzed by confocal fluorescence microscopy using lens culinaris lectin that binds specifically to the content of the CG. CG will be quantified using the program Image J. Microinjection of mature and immature mouse oocytes is a versatile system that will allow testing impermeable compound in a unique and alive cell. Although it is known that CG fusion with the plasma membrane is induced by increasing intracellular calcium, the importance of this project is that it will characterize the mechanism that regulates this membrane fusion and provide new basic scientific information in the area of human and animal reproduction.

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Instituto de Ciencas Básicas M001

    Geometric inequalities in General Relativity with emphasis in 3 dimensions

    Director: Andrés, Aceña | CoDirector: Sebastián Ricardo, Simondi

    Palabras clave: Desigualdades geométricas, Relatividad general, Soluciones exactas, Tres dimensiones

    Objetivos

    El objetivo general de la investigación propuesta es estudiar las desigualdades geométricas  en Relatividad General en dimensión 3. Una desigualdad geométrica relaciona cantidades que poseen significado físico y a la vez tienen una definición puramente geométrica, como por ejemplo la masa, la carga, el momento angular y el área de un objeto. Varias de estas desigualdades se conocen en dimensión 4 y se han buscado extensiones a dimensiones mayores. Sin embargo todavía no se han estudiado en el caso de dimensión 3.

    El objetivo específico de este plan de trabajo es encontrar y probar desigualdades geométricas entre cantidades físicas de interés como el área, la masa, el momento angular y la carga para agujeros negros en Relatividad General en dimensión 3.

    Resultados esperados

    Se esperan encontrar desigualdades geométricas entre parámetros de interés físico, como el área, la masa, el momento angular y la carga de agujeros negros tridimensionales. La experiencia en dimensión 4 parecería indicar que en el caso de constante cosmológica positiva sería posible obtener desigualdades geométricas del mismo tipo en dimensión 3. Para el caso de constante cosmológica negativa es más difícil conjeturar la existencia del mismo tipo de desigualdades geométricas, sin embargo el hecho de estar en una dimensión menor hace más sencillo el análisis.

    Descripción

    Las desigualdades geométricas son una forma importante de obtener conclusiones físicas de la teoría de la Relatividad General. Estas desigualdades relacionan cantidades físicas relevantes y nos permiten saber qué tipo de fenómenos son posibles y cuáles no. La más conocida desigualdad geométrica es la positividad de la masa. Se puede escribir en la forma m ≥ 0, donde m es la llamada "masa ADM" del espacio-tiempo. Esta desigualdad dice que una cantidad global, la masa, siempre es positiva. Este resultado, si bien esperable desde el punto de vista físico, no es evidente desde el punto de vista matemático y la demostración del mismo es áltamente sutil ([11], [12], [13]). Más recientemente se han conjeturado y probado distintos tipos de desigualdades geométricas. Cabe mencionar especialmente la desigualdad entre momento angular y masa para superficies minimales en datos iniciales axisimétricos, m^2 ≥ |J|, probada en [4]. Esta desigualdad brinda información sobre la velocidad de rotación posible para un agujero negro en un espacio-tiempo axisimétrico. Relaciona una cantidad global, la masa, con una cantidad llamada cuasilocal, el momento angular. Una cantidad es cuasilocal cuando esta definida tomando en consideración una cierta región del espacio-tiempo. Asimismo, se han buscado establecer relaciones entre cantidades puramente cuasilocales, por ejemplo entre el área y el momento angular ([1], [7]) o entre el área y la carga ([6]). En [6] se obtiene la siguiente desigualdad, A ≥ 4/3*π*Q^2, donde A es el área de una superficie isoperimétrica estable y Q es la carga eléctrica encerrada por la misma.

    Hasta el momento, las desigualdades geométricas se han estudiado en dimensión 4, en parte debido a que no se conocían soluciones que representaran agujeros negros en dimensión 3. Esto cambió a partir del trabajo pionero de Bañados, Teitelboim y Zanelli ([2]), y más recientemente con los agujeros negros en "Gravedad Masiva" ([3], [8]), que en particular pueden ser dinámicos ([10]). Estos agujeros negros presentan muchas de las características interesantes de los agujeros negros en 4 dimensiones.

    El objetivo del presente proyecto de investigación es explorar la existencia de desigualdades geométricas en dimensión 3. En particular, se busca relacionar parámetros de interés como la masa, el área, el momento angular y la carga para agujeros negros dinámicos, lo que permitiría conocer con más detalle qué fenómenos físicos son posibles en dimensión 3. Además, dado que las desigualdades geométricas en dimensión 4 que se conocen son para constante cosmológica no-negativa, y que los agujeros negros en dimensión 3 existen para ambos signos de la constante cosmológica, sería interesante ver si aparecen fenómenos propios de 3 dimensiones que no existen en dimensiones mayores. Por otro lado, dado que se trata de una dimensión menos, el análisis de los procesos físicos resultaría más claro que en el caso de dimensión 4, en particular para el momento angular, que sólo está definido en simetría axial.

    Referencias:

    [1] A. Aceña, S. Dain, and M. E. Gabach Clément. Horizon area - angular momentum inequality for a class of axially symmetric black holes. Classical and Quantum Gravity, 28(10):105014, 2011, 1012.2413.

    [2] M. Bañados, C. Teitelboim, J. Zanelli. The Black hole in three-dimensional space-time. Phys.Rev.Lett., 1849–1851, 1992.

    [3] E. Bergshoeff, O. Hohm, and P. Townsend. More on massive 3D gravity. Phys. Rev. D, 79:124042, 2009.

    [4] S. Dain. Proof of the angular momentum-mass inequality for axisymmetric black holes. J. Differential Geometry, 79(1):33–67, 2008, gr-qc/0606105.

    [5] S. Dain. Geometric inequalities for axially symmetric black holes, 2011.

    [6] S. Dain, J. L. Jaramillo, and M. Reiris. Area-charge inequality for black holes. Class. Quantum Grav., 29 035013 doi:10.1088/0264-9381/29/3/035013, 2012.

    [7] S. Dain and M. Reiris. Area—angular-momentum inequality for axisymmetric black holes. Phys. Rev. Lett., 107(5):051101, Jul 2011, 1102.5215.

    [8] J. Oliva, D. Tempo, and R. Troncoso. Three-dimensional black holes, gravitational solitons, kinks and wormholes for BHT massive gravity. JHEP, 07:011, 2009.

    [9] R. Osserman. The isoperimetric inequality. Bull. Amer. Math. Soc., 84(6):1182–1238, 1978.

    [10] I. Sachs. Formation of Black Holes in Topologically Massive Gravity. Phys.Rev. D, 87:024019, 2013.

    [11] R. Schoen and S. T. Yau. On the proof of the positive mass conjecture in general relativity. Comm. Math. Phys., 65(1):45–76, 1979.

    [12] R. Schoen and S. T. Yau. The energy and the linear momentum of space-times in general relativity. Comm. Math. Phys., 79(1):47–51, 1981.

    [13] E. Witten. A new proof of the positive energy theorem. Communications in Mathematical Physics, 80:381–402, 1981.

    Transferencia

    El trabajo será publicado en una revista internacional con referato especializada en el área de relatividad general, como posibilidades se encuentran "Classical and Quantum Gravity" y "Annales Henri Poincaré". Se buscará exponer el trabajo en congresos nacionales e internacionales, como posibilidades están el "Grav15" y la "99 RNF".

    Inglés

    Geometric inequalities are an important way to obtain physical conclusions from General Relativity. These inequalities relate relevant physical quantities and allow us to know if certain kind of phenomena are possible or not. The better known geometric inequality is the positivity of mass. It can be written as m ≥ 0, where m is the so called ``ADM mass'' of spacetime. This inequality tells us that a global quantity, the mass, is always positive. This result, although reasonable from the physics perspective, is by no means evident from the mathematical point of view, and the proof of it is highly non trivial ([11], [12], [13]). Recently, other geometric inequalities have been conjectured and proved. It is worth mention the inequality among angular momentum and mass for minimal surfaces in axisimmetric initial data, m^2 ≥ |J|, which was proved in [4]. This inequality provides information regarding the rotational speed that is possible to attain for a black hole in an axisymmetric spacetime. It relates a a global quantity, the mass, and a quasilocal quantity, the angular momentum. A quantity is called quasilocal when it is defined considering only a certain region of spacetime. There also has been efforts to obtain relations between cuasilocal quantities, as area and angular momentum ([1], [7]) or area and charge ([6]). In [6] the following inequality was obtained, A ≥ 4/3*π*Q^2, where A is the area of a stable isoperimetric surface and Q is the charge inside it.

    So far, geometric inequalities have been studied for 4 dimensions, due in part to the lack of knowledge of black hole solutions in dimension 3. This situation changed with the ground-breaking work of Bañados, Teitelboim y Zanelli ([2]), and more recently with the black holes in "Massive Gravity" ([3], [8]), which in particular can be dynamical ([10]). These black holes present many of the interesting characteristics of 4-dimensional black holes.

    The purpose of this research project is to explore the existence of geometric inequalities in dimension 3. In particular the relation between parameters of physical interest, such as mass, area, angular momentum and charge of dinamical black holes, which would allow a more detailed understanding of which phenomena are possible in 3 dimensions. Furthermore, as the known geometric inequalities in 4 dimensions are for non-negative cosmological constant, and that ther are 3 dimensional black holes for both signs of the cosmological constant, it is of intrest to investigate if phenomena particular to 3 dimensions arise. Also, as we are dealing with one dimension less, the analysis of the physical processes involved would be clearer than in the 4 dimensional case, in particular regarding angular momentum, which is only defined in axial symmetry.

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Instituto de Ciencias Básicas 06/M073

    Recovery of Li, Co and Al from Minerals and Electronic Waste by Bio and Hydrometallurgical methods

    Director: Mario Humberto, Rodriguez | CoDirector: Daniela Silvana, Suarez

    Palabras clave: Litio; Cobalto; Aluminio; Li2CO3; Espodumeno; Baterías Ion Litio

    Objetivos

    Los procesos a investigar son los siguientes: 1) Lixiviación ácida de minerales que contienen litio, para luego recuperar dicho elemento y 2) Extracción y recuperación de litio, cobalto y aluminio a partir de residuos electrónicos que los contienen; todos ellos tendientes a generar metodologías alternativas para la recuperación de metales, que sean económicamente viables, con menor impacto ambiental y que, además, utilicen recursos de nuestro país.

    Las materias primas a utilizar son: el mineral espodumeno para recuperar Li y los cátodos de las baterías ion Li agotadas para recuperar Li, Co y Al. De forma simplificada, las reacciones a estudiar pueden representarse de la siguiente manera:

    Línea 1:

    I) β-espodumeno + Fluido reactivo → Li+(ac)

    II) Li+(ac) + reactivo precipitante (Na2CO3 ó CO2) → Productos

    Línea 2.1:

    I) Al-LiCoO2 + Fluido reactivo (HCl, HNO3, H3PO4, H4C2O2, H8C6O7 y H6C4O6) → Al+3(ac) + Li+(ac) Co+2(ac)

    II) Li+(ac) + Co+2(ac) + reactivo precipitante (NaOH, Na2 CO3 ó CO2) → Productos

    Línea 2.2:

    LiCoO2 + microorganismo → Productos

    Los objetivos específicos que se pretenden lograr con este trabajo son:

    I. Establecer las condiciones de operación óptimas para cada uno de los procesos a estudiar, que permitan alcanzar buenos rendimientos.

    II. Conseguir la recuperación de metales, mediante la aplicación de los procesos y metodologías propuestos.

    III. Transferir los resultados al sector científico e industrial por medio de la participación activa en congresos, la publicación en revistas internacionales y la obtención de patentes.

    IV. Desarrollar trabajos de tesis de grado y postgrado sobre los temas investigados.

    Resultados esperados

    Mediante las diferentes investigaciones planificadas en este trabajo se espera llegar a los siguientes resultados:

    - La recuperación de Li desde espodumeno, mediante la lixiviación ácida con HF del mineral y posterior precipitación de compuestos del metal.

    - La separación de compuestos de Li, Co y Al de las LIBs, mediante la lixiviación ácida de las mismas y posterior tratamiento de las soluciones de lixiviación para precipitar los metales.

    - El montaje de un sistema de biolixiviación apto para lograr la disolución de Li y Co provenientes de las LIBs.

    -La dicolución de Li y Co provenientes de las LIBs, mediante un proceso de biolixiviación.

    Cabe mencionar que todas las investigaciones realizadas serán presentadas en congresos, publicadas en revistas científicas internacionales y dadas a conocer en demás medios interesados en la temática.

    Los resultados que se obtengan a partir del desarrollo de este proyecto serán de aplicación en áreas diversas, las cuales van desde la Química Básica hasta la Química Aplicada, la Bioquímica, la Metalurgia y la Ciencia de los Materiales.

    Descripción

    Los temas de investigación que se presentan en este proyecto están orientados al estudio de las reacciones sólido-fluido aplicadas a la metalurgia extractiva, en particular aquellas involucradas en los procesos de lixiviación en medio ácido y mediante la acción indirecta de microorganismos, de minerales y materiales portadores de Li, Co y Al, con vista a la aplicación de estos conocimientos a escala industrial y al aprovechamiento de los recursos mineros de la región.

    El proyecto se encuentra constituido por dos líneas de investigación:

    Línea 1. Recuperación de Li desde los filtrados provenientes de la disolución ácida de espodumeno

    Línea 2. Extracción y recuperación de Li, Co y Al desde baterías ion litio agotadas.

    Tomando como base los resultados de los ensayos experimentales, se procurará evaluar la influencia que tienen las variables operativas sobre la reacción de disolución de los materiales utilizados y sobre la reacción de precipitación de los mismos, con la finalidad de recuperar compuestos de Li, Co y Al de interés comercial. Además, se comenzará con el estudio preliminar de un sistema de biolixiviación, con el objetivo de extraer metales de interés desde baterías ion litio agotadas.

    Con el desarrollo del proyecto planteado se espera, por medio de la bibliografía y de los ensayos experimentales, conocer el comportamiento físico-químico de los sistemas involucrados y su posible aplicación a escala industrial.

    De este modo, en las diferentes líneas de este proyecto, se propone estudiar vías alternativas a las industriales, con la finalidad de lograr procesos nuevos, con ventajas ambientales y económicas, aprovechando recursos mineros de la región y desechos electrónicos.

    Transferencia

    Las acciones de transferencia previstas, son las siguientes:

    - Participación en congresos nacionales e internacionales, relacionados con estos temas.

    - Publicación, en revistas de carácter internacional, de los resultados que se obtengan a lo largo del desarrollo de este plan.

    - Cooperación en el dictado de seminarios y de cursos de perfeccionamiento relacionados con los temas del trabajo que se proyecta realizar.

    - Continuación de dos (2) Tesis Doctorales a través de sendas becas de postgrado Tipo I y Tipo II, otorgadas por CONICET en la convocatoria 2012.

    - Finalización de una (1) Tesis de Grado, Licenciatura en Ciencias Básicas con orientación en Química y el inicio de nuevas tesis.

    - Interacción con grupos de investigación de otras universidades nacionales y extranjeras y centros de investigación.

    Por otro lado, estos resultados son de aplicación en áreas diversas, tales como:

    - Química Inorgánica y Química-Física, por cuanto contribuye al conocimiento de los aspectos cinético y químico de las reacciones involucradas.

    - Química Analítica y Química de las Separaciones, por las dificultades fisicoquímicas inherentes a los elementos estudiados.

    - Ingeniería Química, ya que la información obtenida a escala laboratorio, podrá ser empleada por esta disciplina en el diseño a mayor escala.

    - Metalurgia Extractiva, Ciencia de Materiales y Química Fina, puesto que los resultados que se obtengan tienen en estas disciplinas su campo natural de aplicación.

    Inglés

    Research topics presented in this project are directed to kinetic-chemical study of solid-fluid reactions applied to extractive metallurgy, particularly those involved in the acid leaching of minerals and materials containing Li, Co and Al, with a view to applying this knowledge to industrial scale and the exploitation of mineral resources in the region.

    This project is formed by two lines of research:

    Line 1. Recovery of Li from leach liquor of the spodumene acid dissolution

    Line 2. Extraction and recovery of Li, Co, and Al from spent lithium ion batteries.

    Based on the results of the experimental tests, will attempt to evaluate the influence of operating variables on the reaction of dissolution of the materials used and on the precipitation reaction thereof, with in order to recover compounds of Li, Co and Al the commercial interests. In addition, will be started with preliminary study of the bioleaching system, with the objective of extracting metals of interest from spent lithium ion batteries.

    With the development of the proposed project is expected, through bibliography and experimental tests, knowing the physicochemical behavior of the systems involved and their possible application to industrial scale.

    Therefore, in the different lines of this project proposes to study alternative routes to industrial, in order to achieve new processes with environmental and economic benefits, using mineral resources of the region and electronic waste.

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: ITIC M004

    Analysis and Processing of Big Data Problems

    Director: Carlos Adrián, Catania | CoDirector: Carlos, García Garino

    Palabras clave: planificación, predicción de rendimiento,análisis de grandes volúmenes de datos, computación cloud, hadoop

    Objetivos

    Objetivo Principal

    El objetivo general de este proyecto consiste en “aplicar técnicas de planificación y predicción de desempeño para la optimización de aplicaciones de Big Data orientada a problemas científicos sobre entornos Cloud”.

    Objetivos Específicos

    - Analizar el estado del arte en la optimización de aplicaciones de análisis de grandes volúmenes de datos.

    - Aplicar técnicas de planificación sobre aplicaciones intensivas en datos basadas en el modelo MapReduce.

    - Aplicar técnicas de predicción de performance como soporte a las técnicas de planificación utillzadas.

    - Evaluar el desempeño de dichas técnicas en aplicaciones científicas para el análisis de grandes volúmenes de datos.

    Resultados esperados

    En primer lugar se contará con un análisis del estado del arte actualizado en el marco del tema desarrollado. Este análisis proveerá una guía para las futuras lineas de investigación en este nicho.

    En segundo lugar se espera contar con una plataforma para el procesamiento de grandes volúmenes de datos. Dicha plataforma contará con técnicas de planificación adecuadas para la ejecución eficiente de las aplicaciones en entornos de computación cloud.

    Se espera completar cuatro tesis de doctorado (Ingenieros David Monge, Elina Pacini, Sergio Salinas y Lucas Iacono).

    Los resultados obtenidos se comunicarán en conferencias y reuniones técnicas y cuando corresponda se enviarán a revistas indexadas y congresos internacionales para su evaluación y eventual publicación.

     

    Descripción

    En los últimos años, el interés en la computación como un medio para dar soporte a los procesos de simulación y experimentación en las áreas científicas ha crecido considerablemente. Actualmente la experimentación in silico está en boga en una gran variedad de áreas científicas, tales como: Astronomía, Simulación de Daño Sísmico, Bioinformática, Biodiversidad, entre otras, para las cuales se han desarrollado un gran número de aplicaciones.

    La mayoría de estas aplicaciones requiere el procesamiento de grandes volúmenes de datos que se extiende desde unos pocos terabytes (TB) de datos a algunos exabytes (EB). Estos nuevos requisitos demandan el rediseño de las estrategias tradicionales de gestión de las tareas de computación y administración de datos.

    Uno de los mayores inconvenientes que todavía persisten son los tiempos de ejecución requeridos para el procesamiento de dichos volúmenes de datos. Resulta crucial entonces optimizar los tiempos de ejecución de las aplicaciones en un tiempo aceptable.

    El presente proyecto plantea utilizar técnicas de planificación y predicción de desempeño para la optimización de aplicaciones científicas que requieren el procesamiento de grandes volúmenes de datos. Para ello se trabajará con aplicaciones científicas que respondan a dichas características y se utilizarán las tecnologías disponibles para la administración de este tipo de aplicaciones.

    Con este fin se realizará una revisión exahustiva de la literatura y se adecuará la infraestructura de computación disponible para las aplicaciones intensivas en datos a estudiar. Además, se estudiará la aplicabilidad de técnicas tradicionales de planificación y predicción de rendimiento y el eventual diseño de nuevas técnicas. Finalmente, se resolverán problemas de interés disciplinar que sirvan a la validación de las técnicas utilizadas.

    Resulta importante mencionar también que el proyecto permitirá continuar con la formación de recursos humanos en el área de la ciencias de la computación.

    Transferencia

    Los resultados obtenidos se comunicarán en congresos y reuniones técnicas especializadas como HPCLatAm y/o CACIC en el ámbito nacional. Además, como se mencionó anteriormente, se realizarán publicaciones en revistas indexadas y congresos internacionales.

    La experiencia y conocimientos adquiridos como parte de este proyecto podrán ser aplicados en el ámbito de la universidad, la industria e instituciones de la región.

    Los integrantes del equipo de trabajo, durante la marcha del proyecto, llevarán a cabo experiencias y desarrollos de interés para sus respectivas Tesis de postgrado, con lo cual se favorecerá la formación de Recursos Humanos.

    Se realizarán seminarios y actividades de difusión en el ámbito local, para dar a conocer los resultados obtenidos.

    Inglés

    In the recent years, interest in computing as a means to support process simulation and experimentation in the sciences has grown considerably. In silico experimentation currently in vogue in a variety of scientific areas. A large number of applications have been developed in different areas such as: Astronomy, Seismic Hazard Simulation , Bioinformatics , Biodiversity, among others.

    Most of these applications require the processing of large volumes of data which extends from a few terabytes (TB) of data to some exabytes (EB). These new requirements require redesigning the traditional management strategies for computing tasks and data management .

    One of the major problems that still remain are the execution times required for processing such data volumes. It is crucial then optimize the execution times of the applications in an acceptable time .

    This project proposes to use planning and prediction techniques for optimizing the performance of scientific applications that require the processing of large volumes of data. For such purpose, we will work with scientific applications that meet these characteristics and available technology will be used to manage these applications.

    To this en, we will review the literature and the computing infrastructure will be configured for handling the execution of the data intensive applications to study.

    review, will fit the available computing infrastructure for data-intensive applications to study. We will study the applicability of traditional planning techniques and performance prediction and eventual design of new techniques. Disciplinary data-intensive problems will be studied to validate the scheduling and performance prediction techniques used.

    It is also important to mention that the project will continue the development of human resources in the field of computer science.

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Area de Química M007

    Computational Modeling of the Atmospheric Chemistry at a Regional and Global Scale

    Director: Rafael Pedro, Fernandez | CoDirector: Jorge Ruben, Santos

    Palabras clave: WRF-Chem, CAM-Chem, Química Atmosférica, Calidad de Aire, Fotoquímica, Procesos Heterogéneos, Halógenos

    Objetivos

    El objetivo general del proyecto de investigación es el de implementar en las instalaciones del ICB el modelo regional WRF/Chem y el modelo global CAM-Chem, con la finalidad de estudiar la química atmosférica en distintas escalas espacio-temporales, evaluando el impacto que poseen las distintas fuentes de emisión sobre la capacidad oxidativa de la atmósfera y la calidad de aire regional. Para ello se plantea cumplir los siguientes objetivos específicos:

    • Implementar el modelo WRF/Chem para realizar el modelado 3D+temporal de la química troposférica. Configurar el modelo de forma tal de representar diferentes regiones del planeta con distintas escalas espaciales para utilizarlo en un amplio espectro de estudios ambientales (calidad de aire, capacidad oxidativa, fuentes de emisión, forzamiento radiativo, etc.).

     

    • Implementar el modelo CAM-Chem para realizar el modelado 3D+temporal de la química global, incluyendo la estratósfera. Configurar el modelo para generar campos tridimensionales de la distribución de las distintas especies químicas en todo el planeta, de forma tal de poder utilizarlos como parámetros de entrada para el modelado regional.

     

    • Incorporar mecanismos químicos de alta complejidad en el modelo WRF/Chem, adaptando los mecanismos químicos existentes normalmente utilizados para estudios de calidad de aire. Considerar distintos grados de complejidad en la representación de las reacciones en fase gaseosa y heterogénea, incluyendo procesos de uptake, photodisociación selectiva y reciclado heterogeneo.

     

    • Desarrollar e incluir inventarios de emisión naturales desde los océanos y continentes, con principal interés en mejorar la resolución espacial y la evolución temporal de las fuentes de emisión. Adaptar los inventarios de emisión de contaminantes antropogénicos existentes, mejorando la resolución espacio-temporal de los inventarios de emisión globales incluidos en los modelos.
    • Determinar la variación temporal horaria y los perfiles verticales de concentración de las distintas especies químicas, tanto dentro de la capa límite planetaria como en la tropósfera libre. Validar los resultados con medidas experimentales realizadas desde diferentes plataformas.
    Resultados esperados

    Con este proyecto de investigación se espera contribuir a determinar la variabilidad regional de la contaminación del aire en distintas regiones, centrado el estudio en los perfiles verticales de los contaminantes primarios y secundarios. La implementación de nuevas herramientas computacionales para el modelado de la química atmosférica, en particular con modelos 3D que incluyan la interacción entre la química y la meteorología, constituye un gran avance para la comunidad científica de nuestro país, alcanzando el máximo desarrollo existente en los países líderes en el estudio de la Atmósfera. El grupo de investigación posee experiencia en la implementación de modelos de Calidad de Aire como WRF/Chem y CAM-Chem, por lo que se estima se podrá obtener una correcta configuración local del modelo que permitirá realizar el modelado 3D de distintos fenómenos: i) la circulación “valle-montaña” existente en zonas montañosas; ii) la distribución vertical y latitudinal de los principales oxidantes atmosféricos, tanto en dominios oceánicos como continentales; iii) la particular química heterogénea que se produce cuando masas oceánicas interaccionan con las emisiones de ciudades costeras, iv) el impacto que poseen las emisiones antropogénicas sobre el ciclo hidrológico y las precipitaciones líquidas, níveas y granizo; v) etc.

    Descripción

    La simulación de la química atmosférica y la predicción de la calidad de aire son problemas altamente complejos, que involucran tanto factores meteorológicos (velocidad y dirección del viento, turbulencia, radiación, precipitaciones, etc.) como procesos químicos (emisión, deposición, reactividad química, etc.). Más allá de que históricamente los modelos numéricos atmosféricos se han desarrollado para simular sólo una de estas componentes a la vez, en la atmósfera real los procesos físicos y químicos están altamente acoplados y ocurren simultáneamente. Por ejemplo, la química afecta a la meteorología a través de su efecto directo sobre el balance radiativo mientras que las nubes y las precipitaciones modifican directamente la transformación y remoción de contaminantes.
    En los últimos años se han desarrollado complejos modelos regionales y globales que incluyen la interacción entre la química y la meteorología con distintos grados de complejidad. A escala global, existen modelos de Química-Clima que incluyen parametrizaciones simplificadas de los principales procesos físicos y químicos que ocurren en la atmósfera, biosfera y océanos. A escala regional, los modelos químicos de transporte permiten incrementar la resolución espacial y temporal del área de estudio, y de este modo mejorar el detalle de la representación de los procesos de interacción física-química.
    El objetivo general del proyecto de investigación es el de implementar en las instalaciones del ICB el modelo regional WRF-Chem y el modelo global CAM-Chem, con la finalidad de estudiar la química atmosférica en distintas escalas espacio-temporales, evaluando el impacto que poseen las distintas fuentes de emisión sobre la capacidad oxidativa de la atmósfera y la calidad de aire regional. Ninguno de estos modelos se encuentra implementado de manera operativa en nuestro país, por lo que su correcta configuración permitirá contar con poderosas herramientas de última generación a nivel internacional en el ámbito local de la UNCuyo.

    Transferencia

    El conocimiento y experiencia adquirida en la implementación y configuración de los modelos WRF-Chem y CAM-Chem en el ámbito local será sin lugar a dudas la mas preciada herramienta que se obtendrá luego de la realización del presente proyecto. Cabe mencionar que ninguno de los modelos se encuentra implementado de manera operativa en nuestro país, por lo que su correcta implementación permitirá contar con nuevas herramientas de última generación a nivel internacional.
    Los resultados que surjan del presente proyecto de investigación serán presentados en congresos nacionales e internacionales, y se enviarán a revistar con referato para su publicación en Journals específicos al área de estudio. Además, dada la versatilidad y diversidad de temáticas ambientales (ya sean oceánicas, continentales o atmosféricas) que pueden ser evaluadas con el modelo, se buscará la colaboración con otros grupos de investigación con la intención de formular nuevos proyectos a futuro. De este modo se contribuirá al crecimiento y consolidación de grupos de investigación en el área de Ciencias de la Atmósfera radicados en la provincia de Mendoza en general, y en el ICB de la UNCuyo en particular.

    Inglés

    The atmospheric chemistry modeling and the air quality prediction are complex systems involving both meteorological (wind speed and direction, turbulence, radiation, precipitation, etc.) and chemical (emission, deposition, chemical reactivity, etc.) processes. Even when historically numerical weather prediction models had been oriented to study only one of these components, physical and chemical processes occur simultaneously in the the real atmosphere. For example, chemistry affects the meteorology by means of the direct impact of radiative balance, while clouds and precipitation modify the transformation and removal of pollutants.
    In the last few years, complex regional and global models including the coupling between the chemistry and the physics had been developed. At a global scale, Chemistry-Climate Models (CCMs) are used considering simple parametrizations of the main physical and chemical processes for the land, ocean and atmosphere systems. At a regional scale, Chemical Transport Models (CTMs) allow to increase the temporal and spatial resolution of the area of study, so an improved representation of the physical-chemistry interaction can be achieved.
    The objective of the present research project is to implement the regional WRF-Chem and the global CAM-Chem models at the ICB-UNCuyo computational resource. This tools will be used to study the atmospheric chemistry under different spatial-temporal scales, evaluating the impact of different sources on the oxidative capacity of the atmosphere and the regional air quality. None of these models had been implemented operatively in Argentina, so its proper configuration will constitute an enormous advantage for the local atmospheric science community.

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Area de Química M007

    Computational Modeling of the Atmospheric Chemistry at a Regional and Global Scale

    Director: Rafael Pedro, Fernandez | CoDirector: Salvador Enrique, Puliafito

    Palabras clave: WRF-Chem, CAM-Chem, Química Atmosférica, Calidad de Aire, Fotoquímica, Procesos Heterogéneos, Halógenos

    Objetivos

    El objetivo general del proyecto de investigación es el de implementar en las instalaciones del ICB el modelo regional WRF/Chem y el modelo global CAM-Chem, con la finalidad de estudiar la química atmosférica en distintas escalas espacio-temporales, evaluando el impacto que poseen las distintas fuentes de emisión sobre la capacidad oxidativa de la atmósfera y la calidad de aire regional. Para ello se plantea cumplir los siguientes objetivos específicos:

    • Implementar el modelo WRF/Chem para realizar el modelado 3D+temporal de la química troposférica. Configurar el modelo de forma tal de representar diferentes regiones del planeta con distintas escalas espaciales para utilizarlo en un amplio espectro de estudios ambientales (calidad de aire, capacidad oxidativa, fuentes de emisión, forzamiento radiativo, etc.).

     

    • Implementar el modelo CAM-Chem para realizar el modelado 3D+temporal de la química global, incluyendo la estratósfera. Configurar el modelo para generar campos tridimensionales de la distribución de las distintas especies químicas en todo el planeta, de forma tal de poder utilizarlos como parámetros de entrada para el modelado regional.

     

    • Incorporar mecanismos químicos de alta complejidad en el modelo WRF/Chem, adaptando los mecanismos químicos existentes normalmente utilizados para estudios de calidad de aire. Considerar distintos grados de complejidad en la representación de las reacciones en fase gaseosa y heterogénea, incluyendo procesos de uptake, photodisociación selectiva y reciclado heterogeneo.

     

    • Desarrollar e incluir inventarios de emisión naturales desde los océanos y continentes, con principal interés en mejorar la resolución espacial y la evolución temporal de las fuentes de emisión. Adaptar los inventarios de emisión de contaminantes antropogénicos existentes, mejorando la resolución espacio-temporal de los inventarios de emisión globales incluidos en los modelos.
    • Determinar la variación temporal horaria y los perfiles verticales de concentración de las distintas especies químicas, tanto dentro de la capa límite planetaria como en la tropósfera libre. Validar los resultados con medidas experimentales realizadas desde diferentes plataformas.
    Resultados esperados

    Con este proyecto de investigación se espera contribuir a determinar la variabilidad regional de la contaminación del aire en distintas regiones, centrado el estudio en los perfiles verticales de los contaminantes primarios y secundarios. La implementación de nuevas herramientas computacionales para el modelado de la química atmosférica, en particular con modelos 3D que incluyan la interacción entre la química y la meteorología, constituye un gran avance para la comunidad científica de nuestro país, alcanzando el máximo desarrollo existente en los países líderes en el estudio de la Atmósfera. El grupo de investigación posee experiencia en la implementación de modelos de Calidad de Aire como WRF/Chem y CAM-Chem, por lo que se estima se podrá obtener una correcta configuración local del modelo que permitirá realizar el modelado 3D de distintos fenómenos: i) la circulación “valle-montaña” existente en zonas montañosas; ii) la distribución vertical y latitudinal de los principales oxidantes atmosféricos, tanto en dominios oceánicos como continentales; iii) la particular química heterogénea que se produce cuando masas oceánicas interaccionan con las emisiones de ciudades costeras, iv) el impacto que poseen las emisiones antropogénicas sobre el ciclo hidrológico y las precipitaciones líquidas, níveas y granizo; v) etc.

    Descripción

    La simulación de la química atmosférica y la predicción de la calidad de aire son problemas altamente complejos, que involucran tanto factores meteorológicos (velocidad y dirección del viento, turbulencia, radiación, precipitaciones, etc.) como procesos químicos (emisión, deposición, reactividad química, etc.). Más allá de que históricamente los modelos numéricos atmosféricos se han desarrollado para simular sólo una de estas componentes a la vez, en la atmósfera real los procesos físicos y químicos están altamente acoplados y ocurren simultáneamente. Por ejemplo, la química afecta a la meteorología a través de su efecto directo sobre el balance radiativo mientras que las nubes y las precipitaciones modifican directamente la transformación y remoción de contaminantes.
    En los últimos años se han desarrollado complejos modelos regionales y globales que incluyen la interacción entre la química y la meteorología con distintos grados de complejidad. A escala global, existen modelos de Química-Clima que incluyen parametrizaciones simplificadas de los principales procesos físicos y químicos que ocurren en la atmósfera, biosfera y océanos. A escala regional, los modelos químicos de transporte permiten incrementar la resolución espacial y temporal del área de estudio, y de este modo mejorar el detalle de la representación de los procesos de interacción física-química.
    El objetivo general del proyecto de investigación es el de implementar en las instalaciones del ICB el modelo regional WRF-Chem y el modelo global CAM-Chem, con la finalidad de estudiar la química atmosférica en distintas escalas espacio-temporales, evaluando el impacto que poseen las distintas fuentes de emisión sobre la capacidad oxidativa de la atmósfera y la calidad de aire regional. Ninguno de estos modelos se encuentra implementado de manera operativa en nuestro país, por lo que su correcta configuración permitirá contar con poderosas herramientas de última generación a nivel internacional en el ámbito local de la UNCuyo.

    Transferencia

    El conocimiento y experiencia adquirida en la implementación y configuración de los modelos WRF-Chem y CAM-Chem en el ámbito local será sin lugar a dudas la mas preciada herramienta que se obtendrá luego de la realización del presente proyecto. Cabe mencionar que ninguno de los modelos se encuentra implementado de manera operativa en nuestro país, por lo que su correcta implementación permitirá contar con nuevas herramientas de última generación a nivel internacional.
    Los resultados que surjan del presente proyecto de investigación serán presentados en congresos nacionales e internacionales, y se enviarán a revistar con referato para su publicación en Journals específicos al área de estudio. Además, dada la versatilidad y diversidad de temáticas ambientales (ya sean oceánicas, continentales o atmosféricas) que pueden ser evaluadas con el modelo, se buscará la colaboración con otros grupos de investigación con la intención de formular nuevos proyectos a futuro. De este modo se contribuirá al crecimiento y consolidación de grupos de investigación en el área de Ciencias de la Atmósfera radicados en la provincia de Mendoza en general, y en el ICB de la UNCuyo en particular.

    Inglés

    The atmospheric chemistry modeling and the air quality prediction are complex systems involving both meteorological (wind speed and direction, turbulence, radiation, precipitation, etc.) and chemical (emission, deposition, chemical reactivity, etc.) processes. Even when historically numerical weather prediction models had been oriented to study only one of these components, physical and chemical processes occur simultaneously in the the real atmosphere. For example, chemistry affects the meteorology by means of the direct impact of radiative balance, while clouds and precipitation modify the transformation and removal of pollutants.
    In the last few years, complex regional and global models including the coupling between the chemistry and the physics had been developed. At a global scale, Chemistry-Climate Models (CCMs) are used considering simple parametrizations of the main physical and chemical processes for the land, ocean and atmosphere systems. At a regional scale, Chemical Transport Models (CTMs) allow to increase the temporal and spatial resolution of the area of study, so an improved representation of the physical-chemistry interaction can be achieved.
    The objective of the present research project is to implement the regional WRF-Chem and the global CAM-Chem models at the ICB-UNCuyo computational resource. This tools will be used to study the atmospheric chemistry under different spatial-temporal scales, evaluating the impact of different sources on the oxidative capacity of the atmosphere and the regional air quality. None of these models had been implemented operatively in Argentina, so its proper configuration will constitute an enormous advantage for the local atmospheric science community.

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Instituto de Ciencias Básicas M019

    Matrix Valued Orthogonal Polynomials

    Director: Sebastián , Simondi | CoDirector: Valeria Yanina, González

    Palabras clave: Polinomios ortogonales matriciales. Ecuación Hipergeométrica Matricial Generalizada. Relación de recurrencia de tres téminos

    Objetivos
    Calcular todas las familias de polinomios matriciales que son autofunciones de la ecuación hipergeométrica matricial 2x2 para distintos parámetros.
     
    Determinar cuáles de estas familias de polinomios matriciales satisface una relación de recurrencia de tres términos matricial, y por lo tanto son ortogonales con respecto a un peso matricial W.
     
    Deducir condiciones suficientes y necesarias sobre los parámetros de la ecuación diferencial hipergeométrica, que aseguren, la existencia y unicidad de familias de polinomios ortogonales asociadas.
     
    Construir un método para calcular familias de polinomios ortogonales asociadas a la ecuación hipergeométrica generalizada, completando en lo posible el esquema matricial equivalente al de Askey para el caso escalar. 
     

     

    Resultados esperados

    En la formación de recursos humanos esperamos iniciar a los integrantes de este proyecto en la investigación. Por un lado, la alumna María Celeste Calderón desarrollará su tesis necesaria para graduarse de Licenciada en Ciencias Básicas con Orientación Matemática y por otro el Lic. Luis Raúl Mieras desarrollará su tesis de Maestría en este tema. 

    Descripción
    Los polinomios ortogonales matriciales fueron considerados por primera vez por Krein en 1949  [K1, K2] en relación con la teoría de dispersión. Y su utilidad para resolver ciertos problemas de la teoría escalar, como por ejemplo, describir el comportamiento asintótico de los polinomios respecto a una medida positiva, motivaron su estudio sistemático. Desde entonces, se han estudiado propiedades que extienden los resultados clásicos conocidos en el caso escalar: fórmula de recurrencia, fórmula de cuadratura gaussiana o problemas de momentos matriciales. Al igual que el caso escalar, existe una formulación del teorema de Favard, el cual nos dice que la ortogonalidad de una familia de polinomios ortogonales matriciales con respecto a un cierto peso matricial es equivalente a la existencia de una relación de recurrencia de tres términos. 
     
    Fue necesario esperar hasta el año 2003 para producir los primeros ejemplos de polinomios ortogonales matriciales que satisfacen una ecuación diferencial de segundo orden con coeficientes polinomiales ([GPT, G1 IV]). Desde entonces, las investigaciones realizadas, han puesto en manifiesto la riqueza y complejidad del caso matricial, sin comparación posible con el escalar. Frente a las tres únicas familias del caso escalar, Hermite, Laguerre y Jacobi, el caso matricial muestra la diversidad casi inacabable de familias, apenas vislumbrada.  En la actualidad se está muy lejos todavía de una clasificación análoga a la que Bochner obtuvo para el caso escalar. 
     
     Recientemente, se han desarrollado principalmente dos métodos para encontrar ejemplos de familias de polinomios ortogonales matriciales.
     
    *Resolviendo un conjunto de ecuaciones matriciales con ciertas condiciones de contorno, que constituyen la versión no conmutativa de la ecuación de Pearson para determinar el peso matricial W a partir de los coeficientes del operador diferencial ([GPT4, DG1, DG2, DG4, DG5, D7]); del cual se ortogonalizan los polinomios. 
     
    *Recurriendo a técnicas de la teoría de representación de grupos para la obtención de funciones esféricas matriciales asociadas al espacio proyectivo complejo [GPT1, GPT3, GPT5, PT2].   
     
    El principal objetivo de este proyecto es desarrollar un método para calcular nuevos ejemplos de polinomios ortogonales. Inspirados en el caso escalar, donde las familias clásicas quedan caracterizadas por ser autonfunciones de ecuaciones diferenciales hipergeométricas, queremos caracterizar todas las familias de polinomios matriciales 2x2 que sean autofunciones del Operador Hipergeométrico Matricial Generalizado introducido en [RS1]. Una vez calculadas dichas familias, buscaremos aquellas que satisfagan una relación de recurrencia de tres términos y utilizando la generalización matricial del Teorema de Favard, deduciremos que son ortogonales con respecto a un peso matricial W.
    Transferencia

    Resultarán beneficiario los integrantes del proyecto, alumnos de licencitura y maestría, puesto que se los iniciará en la investigación y en la participación en proyectos científicos, necesario para llevar a cabo sus tesis de grado y posgrado, respectivamente.

    Inglés
    The matrix orthogonal polynomials were first considered by Krein in 1949 [ K1 , K2 ] in connection with scattering theory. And its usefulness in solving some problems of scaling theory, for example, describe the asymptotic behavior of polynomials with respect to a positive measure , prompted a systematic study . Since then, we have studied properties extending the classical results known in the scalar case : recurrence formula , Gaussian quadrature or matrix moments problems . As the scalar case, there is a formulation of the Favard theorem , which tells us that the orthogonality of a family of orthogonal polynomials matrix with respect to a weight functions is equivalent to the existence of a three-term recurrence. 
    It was necessary to wait until 2003 to produce the first examples of orthogonal matrix polynomials that satisfy a second order differential equation with polynomial coefficients ( [ GPT , G1 IV ] ) . Since then , investigations have set out the richness and complexity of the matrix case , which no possible comparison with the scalar case. Faced with only three families of scalar case , Hermite , Laguerre and Jacobi, matrix case shows almost endless diversity of families , barely glimpsed . At present it is still far from a classification like as Bochner had obtained for the scalar case . 
    Recently, there have been mainly two methods to find examples of families of orthogonal matrix polynomials . 
     Solving a set of matrix equations with certain boundary conditions , which are non-commutative version of the Pearson equation to determine the weight matrix W from the coefficients of the differential operator ( [ GPT4 , DG1 , DG2 , DG4 , DG5 , D7 ] ), which are orthogonalized polynomials. 
     Drawing on techniques of group representation theory to obtain spherical matrix functions associated with complex projective space [ GPT1 , GPT3 , GPT5 , PT2 ] . 
    The main objective of this project is to develop a method to calculate new examples of orthogonal polynomials . Inspired by the scalar case , where the classical ones are characterized by being eigenfunctions of hypergeometric differential equations , we characterize all the families of 2x2 matrix polynomials that are eigenfunctions of Matrix Generalized Hypergeometric operator introduced in [ RS1 ] . Once calculated these families , seek those that satisfy a recurrence relation of three terms and using the matrix generalization of Favard theorem , deduce that they are orthogonal with respect to a weight matrix W.
  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Instituto de Ciencias Básicas 06/M062

    ANALYTICAL METHODOLOGIES BASED ON MICROEXTRACTION TECHNIQUES. ESTIMATING EXPOSURE TO BROMINATED FLAME RETARDANTS (BFRS).

    Director: Jorgelina Cecilia, ALTAMIRANO | CoDirector: Alejandra Beatriz, CAMARGO

    Palabras clave: RETARDANTES DE LLAMA BROMADOS, SUERO, AMBIENTE, SEDIMENTO, AGUA, AIRE, MICROEXTRACCION, GC-MS/MS, AMBIENTALMETNE COMPATIBLES, PREPARACIÓN DE MUESTRAS

    Objetivos

    ·     Desarrollo de metodologías analíticas basadas en técnicas de microextracción para el análisis de  retardantes de llama bromados (BFR).

    ·     Investigación de la exposición a los BFR en el ambiente y personas de Argentina.

    ·     Contribución en investigación en aspectos de interés para la Convención de Estocolmo.

    ·     Formación de recursos humanos altamente calificados.

    ·     Integración multidisciplinaria en el abordaje de la problemática en estudio.

    ·     Cooperación internacional mediante el intercambio de conocimiento y experiencia de investigación e investigadores y entre grupos complementarios.

    ·     Vinculación institucional nacional e internacional.

    Resultados esperados

    ·                    Novedosas metodologías, sencillas y eficientes de análisis para la determinación de BFRs en muestras biológicas y ambientales se desarrollarán mediante la combinación de técnicas de extracción / limpieza con instrumentación avanzada.

    ·                   Las técnicas ambientalmente compatibles de extracción/limpieza contribuirán a prácticas de laboratorio ambientalmente compatibles minimizando desechos de laboratorio, riesgos de salud y contaminación ambiental.

    ·                   El uso de herramientas estadísticas en el diseño de los experimentos y análisis de los resultados permitirá abordar en forma integral dichas etapas permitiendo obtener resultados representativos de las muestras en estudio.

    ·                   El desarrollo de metodologías analíticas para la determinación de PBDEs en muestras biológicas y ambientales será de gran importancia para la Argentina dado que le permitirá contar con herramientas técnicas aplicables para la evaluación de la extensión de la contaminación con PBDEs en el ambiente y su alcance a la población. Este aspecto es considerado como una de las prioridades en la Convención de Estocolmo.

    ·                   Los resultados de los trabajos se comunicará a la comunidad científica a través de artículos científicos y presentaciones en reuniones científicas especializadas. 

    Descripción
    El Convenio de Estocolmo considera a los retardantes de llama bromados (BFR) dentro de los objetivos de las políticas internacionals dado que los mismos son considerados Contaminantes Orgánicos Persistentes (POPs). A pesar del amplio marco internacional de legislación ambiental sobre POPs, hay escasa información acerca de retardantes de llama bromados en el ambiente argentino, alimentos y seres humanos. 
    El análisis de BFRs en muestras reales representa un desafío considerable dado los requerimientos de selectividad y sensibilidad que implica el mismo. En general, la mayor complicación radica en la etapa de preparación de muestra para el análisis instrumental. En este sentido, nuevas técnicas miniaturizadas de extracción / limpieza se han propuesto como alternativa ecológica, rápida y eficaz para la preparación de muestras. Estas características, combinadas con instrumentos analíticos de alta eficiencia, se han convertido en una necesidad imperiosa para el análisis de POPs, especialmente para los programas de monitoreo y seguimientos prolongado.
    El presente proyecto tiene como objetivo integrar, mediante el trabajo en red entre el grupo de investigación de la Dra. Altamirano (ICB-UNCuyo) y Dra. Alejandra Camargo (FCA- e ICB-UNCuyo) la experiencia complementaria, habilidades analíticas y capacidades instrumentales disponibles en cada grupo de trabajo. El mismo plantea continuar con los estudios de la línea de investigación de la Dra. Altamirano enfocados en desarrollo. Se espera que la sinergia suplementaria entre el potencial científico de ambos grupos se traducirá en el desarrollo de metodología analítica sensibles, selectivas y compatibles con el ambiente diseñadas para la determinación de retardantes de llama bromados en muestras biológicas y ambiental. Además, se llevará a cabo un estudio preliminar donde se evaluará el grado de contaminación con retardantes de llama bromados en muestras biológicas procedentes de Argentina. Estos resultados se integrarán en el marco del Convenio de Estocolmo.
    Transferencia

    ·                   El esfuerzo enfocado en el desarrollo de herramientas analíticas eficiente para la determinación de contaminantes orgánicos persistentes en muestras ambientales y biológicas contribuirá con uno de los objetivos del Convenio de Estocolmo.

    ·                   Las metodologías analíticas desarrolladas pueden ser aplicadas al análisis de otros compuestos prioritarios (ej PCBs) o contaminantes emergentes (nuevos BFRs) en extensos estudios de biomonitoreo aportando además información sobre la extensión de la contaminación con estos compuestos en Argentina, lo cual se enmarca en los objetivos de la Convención de Estocolmo (Art. 11).

    ·                   El grupo de trabajo ampliará sus conocimientos y experiencia en el uso de instrumentación avanzada y el análisis de BFRs en el medio ambiente y las muestras biológicas. Esto es de gran interés para este grupo, ya que está constituido por jóvenes investigadores científicos, becarios postdoctorales y alumnos avanzados, quienes están consolidándose dentro de la especialidad. El grupo de la Dra. Altamirano es pionero en el estudio de los PBDE en el ambiente argentino y es uno de los pocos en América del Sur.

    ·                   La colaboración entre los integrantes investigadores fortalece el vínculo científico y académico entre los equipos de trabajo y las instituciones.

    ·                   El conocimiento y la experiencia adquiridos durante los desarrollos científicos y la divulgación de los mismos contribuirán positivamente en la docencencia aportando nuevos conocimientos en la temática los cuales serán transferidos directamente a los alumnos a través de las clases teórica y prácticas de las asignaturas donde participan los docentes-investigadores.

    Se participará en actividades de divulgación no científica a fin de difundir a la comunidad en general, alumnos ingresantes, alumnos de secundario, etc. los conocimientos o experiencias relevantes resultantes de los desarrollos científicos e intercambios realizados.

    Inglés

    The Stockholm Convention considers brominated flame retardants (BFR) in regular objectives internacionals policies since they are considered persistent organic pollutants (POPs). Despite broad international framework of environmental legislation on POPs, there is little information on brominated flame retardants in the environment Argentine food and humans.

    BFRs analysis of real samples poses a significant challenge since the selectivity and sensitivity requirements involved therein. In general, the major complication lies in the sample preparation step for instrumental analysis. In this sense, new miniaturized extraction techniques / cleaning have been proposed as an ecological alternative, fast and efficient sample preparation. These features, combined with high efficiency analytical instruments, have become an imperative for the analysis of POPs, especially for monitoring and surveillance programs extended.

    This project aims to integrate, through networking between the research group of Dr. Altamirano (ICB- UNCuyo) and Dr. Alejandra Camargo (FCA -e ICB- UNCuyo) complementary expertise, analytical and instrumental capabilities available in each working group. The same poses continuing studies the research of Dr. Altamirano focused on development. It is expected that additional synergy between the scientific potential of both groups will result in the development of analytical methods sensitive , selective, environmentally compatible and designed for the determination of brominated flame retardants in biological and environmental samples . In addition, it will conduct a preliminary study which will assess the degree of contamination with BFRs in biological samples from Argentina. These results will be integrated into the framework of the Stockholm Convention.

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Laboratorio de Química Analítica para Investigación y Desarrollo (QUIANID) 06/M079

    ANALYTICAL SEPARATION AND PRECONCENTRATION OF CHEMICAL SPECIES WITH SUPPORTING NANOMATERIALS AND IONIC LIQUIDS

    Director: RODOLFO, WUILLOUD | CoDirector: ESTEFANIA MABEL, MARTINIS

    Palabras clave: Química Analítica; Especiación; Líquidos Iónicos; Nanomateriales

    Objetivos
    1) Sintetizar y caracterizar fases sólidas basadas en la adsorción de líquidos iónicos sobre materiales nanoestructurados, destinadas a la separación y preconcentración de elementos y sus especies químicas.
    2) Desarrollar métodos analíticos eficientes y ambientalmente sustentables para la determinación y análisis de especiación de elementos tóxicos (ej. Cd, Hg, Pb, Tl, etc.) o esenciales (ej. Se, Fe, Cu, Zn, etc.) con técnicas de preconcentración basadas en nano-SILs.
    3) Valorar cuali- y cuantitativamente elementos y especies elementales potencialmente tóxicas y/o esenciales a niveles traza en alimentos y muestras ambientales de interés regional.
    4) Fomentar la formación de recursos humanos de excelencia y de todos los niveles académicos, incluyendo aquellos del grado y posgrado.

     

    Resultados esperados

    En la investigación propuesta en este proyecto se obtendrán metodologías analíticas para el análisis de la contaminación por elementos con técnicas no contaminantes y compatibles con el medioambiente. Es importante destacar que el conocimiento generado en este proyecto será también altamente beneficioso para otras disciplinas tales como Qca. Inorgánica, Orgánica, Fisicoquímica, Biotecnología, etc. así como también aportará información útil para la aplicación de ILs en procesos industriales o tecnológicos en general. De hecho, los métodos que se desarrollarán a escala de laboratorio analítico pueden transferirse hacia una escala mayor, pudiendo derivar en procesos de remediación ambiental y enriquecimiento de diversos metales con aplicaciones industriales específicas pero mediante procesos ambientalmente sustentables. En lo que respecta a la formación de recursos humanos, el desarrollo del presente proyecto contribuirá a la conclusión de diversas tesis doctorales desarrolladas por becarios de CONICET (Qco. Alexander Castro Grijalba y Lic. Cs. Básicas Leticia B. Escudero). Asimismo, este proyecto de investigación contribuirá a la formación científica-académica de dos estudiantes avanzadas del Instituto de Cs. Básicas de las UNCuyo, por ej. Sr. Nahuel Bustos y otros, quienes se encuentran en condición de iniciar su tesina final para la obtención del titulo de Lic. en Cs. Básicas con Orientación en Química. Como resultado del desarrollo del proyecto se obtendrán diversas publicaciones en revistas de prestigio internacional con referato en alguna o varias de las disciplinas relacionadas con el presente plan de trabajo. Asimismo, los resultados derivados del desarrollo de esta investigación se expondrán en congresos de prestigio tanto nacional como internacional.

    Descripción

    El conocimiento de las diferentes formas químicas que un elemento (especiación), su estabilidad y cinética de disociación, son de vital importancia debido a la fuerte dependencia entre la naturaleza de las especies elementales y la toxicidad, biodisponibilidad, bioacumulación y movilidad en sistemas biológicos y ambientales. De esta manera, surge la necesidad de contar con métodos analíticos que permitan la discriminación de las especies elementales como así también su determinación a niveles traza. En el presente proyecto de investigación se propone el desarrollo de métodos analíticos modernos para la determinación y análisis de especiación de elementos traza, basados en la utilización de solventes de última generación llamados “Líquidos Iónicos” (ILs) y su combinación con nanomateriales para el diseño y obtención de fases sólidas con ILs soportados [“supported ILs nanomaterials” (nano-SILs)]. Se desarrollarán métodos de extracción en fase sólida (SPE) destinados a la extracción, separación y preconcentración de elementos tóxicos o esenciales. La adsorción de ILs sobre la superficie de materiales nanoestructurados (óxidos minerales y nanotubos de carbono) se empleará como estrategia para la obtención de nano-SILs. Las técnicas de microextracción/preconcentración desarrolladas con nano-SILs serán fundamentales para la obtención de métodos analíticos de elevada sensibilidad y selectividad, sumado al refuerzo de los límites de detección cuando se acoplen, a través de su implementación en sistemas de análisis en flujo (FIA, SIA, etc.), a técnicas de espectrometría atómica (AAS, AFS, ICP-MS, etc.) para la detección elemental específica. Los métodos analíticos desarrollados serán herramientas fundamentales para evaluar elementos esenciales y tóxicos relacionados con la calidad de recursos naturales (aguas de diverso origen) y alimentos (ajo, vinos, uvas y mosto) de relevancia para sectores socio-productivos de provincia de Mendoza.

    Transferencia

    Las investigaciones acerca de las propiedades de ILs y nanomateriales se encuentran aún al comienzo de un camino muy fructífero. Sin embargo, los ILs ya han provisto el acceso a nuevos procesos químicos. Entre las aplicaciones más recientes se pueden listar el uso de ILs para embalsamamiento, conductores iónicos para viajes espaciales, lubricantes y desulfurantes de combustibles. En el futuro, los solventes serán diseñados para controlar las reacciones químicas en lugar de que la química sea dictada por el escaso número de solventes moleculares empleados en la actualidad. En este sentido, la aplicación de los nano-SILs en procesos químicos a escala de laboratorio o industrial es una propuesta conveniente y novedosa, por lo que, además de contribuir en el desarrollo de métodos analíticos innovadores, se evaluará la posibilidad en la medida de lo posible de patentar aquellos nano-SILs que muestren potencial relevancia para aplicaciones tecnológicas. Se deja abierta la posibilidad de desarrollar métodos analíticos específicos a industrias o laboratorios interesados, vinculados mediante convenios, licencias u otros acuerdos.

    Inglés

    The knowledge of the different chemical forms of an element (speciation), its stability and dissociation kinetics, are highly important as these properties depend on nature of elemental species as well as it happens with toxicity, bioavailability and mobility of elements in biological and environmental systems. In order to have the complete scenario about the presence of elements in a particular sample, novel analytical methods capable of individual determination of elemental species are required. In this research project, state-of-the-art retention materials derived from the combined application of ionic liquids (ILs) and nanomaterials are synthesized and used to develop highly sensitive analytical methods for the determination of trace elements. Supported ILs nanomaterials (nano-SILs) are presented for separation and preconcentration of toxic or essential elemental species. Adsorption of ILs on porous mineral oxides and carbon nanotubes (CNTs) will be the strategy to synthesize nano-SILs. These sorption materials will be implemented in flow analysis systems (i.e. FIA, SIA, etc.) coupled to atomic spectrometry techniques (AAS, AFS, ICP-MS) for elemental specific detection. Finally, analytical methods developed in this project will become useful tools to evaluate the occurrence of essential or toxic elements in natural resources and food originated from Mendoza province.

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Laboratorio de Química Analítica para Investigación y Desarrollo (QUIANID) M012

    QUANTITATIVE EVALUATION OF TOXIC ELEMENTS WITH THE USE OF METAL NANOPARTICLES AND MICROESCALE ENRICHMENT PROCESSES

    Director: ESTEFANÍA MABEL, MARTINIS | CoDirector: RODOLFO, WUILLOUD

    Palabras clave: nanomateriales, química analítica, metales, determinación

    Objetivos

     

    1.   1) Desarrollar metodologías analíticas de preconcentración y/o detección basadas en el empleo de nanopartículas metálicas para la microdeterminación de elementos tóxicos (As, Cd, Hg y Pb) a niveles vestigio.

      2) Aplicar las metodologías analíticas desarrolladas para la valoración cuantitativa de elementos tóxicos a niveles de trazas en muestras de interés ambiental y nutricional tales como agua potable y aguas naturales (ríos, embalses, cauces de riego, etc).

      3) Contribuir con la formación de recursos humanos y fortalecer el avance científico del grupo de investigación y de las instituciones involucradas.

      4) Promover la colaboración interinstitucional e interdisciplinaria mediante la vinculación con otros centros de investigación y universidades nacionales e internacionales.

      5) Presentar trabajos de investigación en encuentros científicos nacionales y/o internacionales.

      6) Publicar trabajos de investigación en revistas científicas de reconocido prestigio internacional.

    Resultados esperados

    <span justify;"="">El desarrollo del presente proyecto tendrá un impacto notable sobre diversos sectores considerando la vinculación de la nanotecnología con la química analítica, disciplina que presenta a su vez múltiples y variados alcances tanto a nivel industrial como en el ámbito científico. Se generarán conocimientos acerca de los nanomateriales que presentan potenciales aplicaciones a nivel industrial en  procesos industriales o tecnológicos en general, relacionados con la extracción, purificación, remediación de elementos tóxicos en diferentes medios o condiciones. Se desarrollarán nuevas metodologías analíticas que permitan la generación de conocimientos en cuanto a la determinación de elementos y su determinación a niveles traza y ultratraza, importantes desde el punto de vista toxicológico y ambiental. Las metodologías serán compatibles con el ambiente y por lo tanto serán herramientas útiles en los laboratorios analíticos a los efectos de facilitar a industrias y organismos el cumplimiento de normas ambientales. Por otro lado, se obtendrán métodos analíticos validados y con posibilidad futura de ser adoptados como métodos analíticos certificados por organismos de control nacionales e internacionales. Se realizará la transferencia de conocimientos hacia sectores económicos y productivos de la región de Cuyo y en particular la provincia de Mendoza acerca del estado de contaminación con elementos tóxicos en agua.

    Descripción

    <span justify;"="">Los metales pesados, tales como Cd, Hg y Pb son considerados elementos de elevada peligrosidad debido a su acumulación y alta toxicidad para los seres vivos. Su determinación en muestras de interés nutricional y ambiental es indispensable en el desarrollo de estudios toxicológicos y de monitoreo ambiental. Sin embargo, la determinación de metales pesados en muestras de distinta naturaleza representa un desafío analítico de gran relevancia, dado los bajos niveles de concentración en los que se encuentran estos elementos, los cuales pueden resultar incompatibles con los límites de detección obtenidos por técnicas instrumentales incluso de elevada sensibilidad. La nanotecnología está empezando a ocupar un espacio relevante en nuestra sociedad. Para comprender el potencial de esta ciencia es clave saber que las propiedades fisicoquímicas de los materiales a escala nanométrica en cuestiones referentes a la conductividad eléctrica, el color, la resistencia, la elasticidad y la reactividad, entre otras propiedades, son diferentes a las de los mismos materiales pero a una escala mayor. El desarrollo de nuevas tecnologías basadas en materiales nanométricos y su aplicación en química analítica es un tema de reciente desarrollo. El presente proyecto de investigación contempla el desarrollo y aplicación de metodologías analíticas novedosas y altamente eficientes, para la determinación sensible y selectiva de elementos tóxicos (Hg, Cd y Pb) a niveles de concentración del orden de los vestigios (traza y ultratraza). La implementación de nanopartículas metálicas en los métodos analíticos desarrollados, será el fundamento para la separación y preconcentración de dichos elementos. La detección molecular y elemental específica será obtenida mediante el empleo de espectroscopias UV-VIS  y espectrometrías atómicas (AAS, ETAAS, AFS). El desarrollo de técnicas de microextracción líquido-líquido y sólido-líquido basadas en nanomateriales tendrá especial consideración en este proyecto con el objeto de disminuir significativamente los volúmenes de solventes empleados pero a la vez alcanzado una elevada eficiencia en la extracción de los analitos bajo estudio. El desarrollo de microextracciones basadas en nanotecnologías acopladas a detectores elementales o moleculares permitirá en definitiva la generación de metodologías analíticas sensibles lo cual incrementará notoriamente la eficiencia analítica de estos métodos. Se prestará particular atención a la aplicación de los métodos desarrollados para el análisis de muestras de interés ambiental y toxicológico.

    Transferencia

    <span justify;"="">El proyecto fortalecerá y consolidará el desarrollo de investigación científica y transferencia tecnológica de proyección internacional del Laboratorio de Química Analítica para Investigación y Desarrollo (QUIANID) y de todos el Instituto de Ciencias Básicas pertenecientes a la Universidad Nacional de Cuyo (ICB-UNCuyo). Se contribuirá con el objetivo principal del Instituto referido a  promover el desarrollo de excelencia y modernización de la investigación y enseñanza. Es importante destacar que el desarrollo de las ciencias químicas se presenta en la actualidad como un área poco desarrollada y con necesidad de profundización en la provincia de Mendoza. El plantel de investigadores, becarios y estudiantes, a través de la investigación a realizar en este proyecto, cumplirá un rol fundamental para el avance de las ciencias químicas, ambientales y tecnologías químicas en el ICB-UNCuyo pero a la vez extensivo hacia la región de Cuyo. Es evidente que el proyecto propuesto permitirá la consolidación de un grupo de científicos orientados a las ciencias exactas, lo que resulta de extrema necesidad institucional en el ICB-UNCuyo para transformar el centro en un referente indiscutible de otros grupos de investigación y en apoyo a sectores socio-productivos locales con proyección nacional e internacional. Se logrará también un mayor acercamiento de las universidades a la sociedad y al sector productivo puesto que la investigación propuesta involucra temáticas de contaminación ambiental asociadas a regiones industrializadas de la Argentina.

    Inglés

    The development of novel technologies based on nanomaterials and their application in analytical chemistry is a current challenge. In this project it is proposed the design and implementation of innovative and highly efficient analytical methods for sensitive and selective determination of toxic elements (e.g., As, Cd, Hg,  and Pb). The application of metal nanoparticles  will be the foundation to achieve efficient separation and preconcentration of elements. Incorporation of nanomaterials in miniaturized solid phase and liquid phase microextraction procedures will guarantee high recovery of analytes while developing environmentally-friendly analytical methods. Furthermore, extraction and preconcentration methods based on nanomaterials will be coupled to elemental-specific and molecular detectors (FAAS, ETAAS, AFS, UV-Vis). Particular attention will be paid to the application of analytical methods for monitoring of toxic elements in water samples.

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Instituto de Fisiología 06/M064

    Reproductive processes and organotins in the apple-snail Pomacea canaliculata

    Director: Alfredo, CASTRO-VAZQUEZ | CoDirector: Maximiliano Germán, GIRAUD-BILLOUD

    Palabras clave: receptáculo seminal - reservorio de espermatozoides - masculinización de la hembra - neurotoxicidad - tributilestaño (TBT) – ácido 9-cis retinoico - agonistas del receptor del retinoide X

    Objetivos

    Nuestro objetivo general es continuar nuestros estudios en proyectos anteriores sobre el mecanismo de acción de los compuestos organoestañosos (y su agonista endógeno, el ácido 9-cis retinoico) sobre algunos procesos reproductivos de esta ampularia, los que podrían utilizarse como bioindicadores de contaminación del agua.

    Nuestros objetivos específicos son:

    1. Conocer la morfología interna del receptáculo seminal de la hembra, que es extraordinariamente compleja (hallazgos preliminares de Catalán de Canelada, 2007), y que es un órgano clave de la reproducción de esta especie por ser el lugar de acumulación de espermatozoides después de la copulación, y por ser además el lugar de la fertilización.

    2. La interacción entre los compuestos organoestañosos y el desarrollo del rudimento copulatorio de la hembra, órgano que se desarrolla a los pocos días de la eclosión y que continúa creciendo aun después de la madurez sexual (Gamarra-Luques et al., 2013; Giraud-Billoud et al., 2013).

    3. La interacción entre los compuestos organoestañosos y los ganglios neurales, lo que puede estar a la base del efecto inhibitorio de estos compuestos sobre el comportamiento sexual y el de oviposición (Giraud-Billoud et al., 2013).

    Referencias

    Catalán de Canelada, N.M.Y. 2007.Aspectos morfológicos y funcionales del oviducto paleal de Pomacea canaliculata (Gastropoda, Prosobranchia). Tesis de Doctorado. Universidad Nacional de Tucumán.

    Gamarra-Luques, C., Giraud-Billoud, M. & Castro-Vazquez, A. 2013. Reproductive organogenesis in the apple snail Pomacea canaliculata with reference to the effects of xenobiotics. Journal of Molluscan Studies 79: 147-162.

    Giraud-Billoud, M., Vega, I.A., Wuilloud, R.G., Clement, M.E. & Castro-Vazquez, A. 2013. Imposex and novel mechanisms of reproductive failure induced by tributyltin (TBT) in the freshwater snail Pomacea canaliculata. Environmental Toxicology and Chemistry 32: 2365-2371.

    Resultados esperados

    1. Describir la compleja morfología del receptáculo seminal, lo que permitirá una mejor comprensión del efecto de los organoestañosos sobre este órgano y los espermatozoides acumulados en él.

    2. Establecer la interacción diferencial de los organoestañosos (y su agonista endógeno) en distintas etapas del desarrollo del rudimento copulatorio antes y después de la maduez sexual.

    3. Describir adecuadamente la topografía de los ganglios neurales, y de los posibles sitios de acción del tributilestaño en ellos.

    Descripción

    Pomacea canaliculata es un caracol de agua dulce autóctono de nuestro país que ha alcanzado notoriedad internacional por su alta capacidad invasiva y además, por ser huésped intermediario de Angiostrongylus cantonensis, el agente causal de la meningitis eosinófila en humanos. En los últimos años, ha crecido su interés como un organismo modelo indicador de diferentes tóxicos presentes en el agua, particularmente de compuestos orgánicos conteniendo metales en su estructura como el tributilestaño (TBT). Durante los últimos años, nuestro laboratorio ha centrado su atención en diversos aspectos de la ecofisiología reproductiva de este animal (3 tesis defendidas, 1996, 2007, 2011) y hemos logrado sentar una base sólida sobre la organogénesis de los órganos reproductivos de esta especie dioica. El aparato reproductor del macho es un órgano complejo compuesto por diversos tejidos, destacándose la presencia de una vaina que forma un canal por donde circula el pene y con glándulas exocrinas y plausiblemente paracrinas. Por su parte, la organogénesis de estas estructuras se detiene en hembras adultas normales y prácticamente permanece como un rudimento durante toda su vida; sin embargo, en presencia de TBT se observa un efecto inductor de la organogénesis del rudimento copulatorio y además, un efecto spermicida sobre el receptáculo seminal de la hembra. Por tanto, en este proyecto proponemos avanzar con un estudio integral que incluye los posibles blancos y mecanismos que subyacen al efecto del TBT sobre las hembras de este animal. Son objetivos específicos   conocer: a) la morfología interna del receptáculo seminal de la hembra, que es extraordinariamente compleja, y que es un órgano clave de la reproducción de esta especie por ser el lugar de acumulación de espermatozoides después de la copulación, y por ser además el lugar de la fertilización; 2) la interacción entre los compuestos organoestañosos y el desarrollo del rudimento copulatorio de la hembra, órgano que se desarrolla a los pocos días de la eclosión y que continúa creciendo aun después de la madurez sexual y 3) la interacción entre los compuestos organoestañosos y los ganglios neurales, lo que puede estar a la base del efecto inhibitorio de estos compuestos sobre el comportamiento sexual y el de oviposición.

    Transferencia

    Formación de recursos humanos:

    1. Julieta LEIVA: estudiante avanzada de la Carrera de Medicina, becaria de la Fac. de Ciencias Médicas.

    2. Cristina C. CROCE: becaria CIN, plan de tesis de Licenciatura del Instituto de Ciencias Básicas en preparación.

    Transferencia:

    Consideramos que los ámbitos propios de la transferencia de un proyecto de investigación básica son:

                    (a) transferencia a la docencia de grado y postgrado.

                    (b) publicaciones en revistas de circulación internacional.

                    (c) comunicaciones en jornadas y reuniones científicas.

    Nos proponemos ejercer la transferencia en todos estos ámbitos.

     

    Inglés

    Our study will utilize as experimental model the freshwater snail Pomacea canaliculata (Architaenioglossa, Ampullariidae), which is an intermediate host of human parasites and a notorious invasive species also used as bioindicator of environmental pollution. The project proposes studies of the effect of organotins on reproductive processes of this apple snail. 1. To know the internal structure of the seminal receptacle, the site of sperm storage and where oocytes are fertilized. 2. To study the interaction of organotins and the development of the female rudimentary copulatory apparatus, organs that continues to grow in the adult unexposed females. 3. To determine the relation between organotin compounds and the nervous system, because of the possible inhibitory effect on the oviposition and sexual behavior.

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Laboratorio de Materiales 06/M078

    Identification of hydrothermal alteration minerals in the porphyry copper-molybdenum-gold Taca Taca-Salta, Argentina by using physicochemical characterization techniques.

    Director: Norma Graciela , VALENTE | CoDirector: Jorge Alberto, GONZÁLEZ

    Palabras clave: Pórfidos. Caracterización fisicoquímica. Alteración hidrotermal. Sericita.

    Objetivos

    -  Objetivos generales:

    1. Desarrollar metodologías adecuadas que puedan ser aplicadas en el estudio de los minerales de alteración de sistema hidrotermales tipo pórfidos.

    2. Transferir los resultados al sector científico mediante publicaciones y participando en congresos específicos sobre los temas del trabajo; y al sector industrial, que pudiere interesarse en su aplicación para su utilización en programas de exploración.

    3. Contribuir a la formación de  recursos humanos en el área de química específicamente en caracterización y aprovechamiento de recursos naturales y a geólogos involucrados en la exploración y mapeo de sistemas hidrotermales, mediante:

    a) El desarrollo de trabajos de tesis doctoral y de grado.

    b) El dictado de cursos de especialización  sobre los temas investigados.

    c) El aprendizaje de las diversas metodologías y técnicas experimentales relacionadas con los tópicos del proyecto.

    d) La participación de cursos de postgrado de capacitación y actualización relacionados con la temática específica investigada.

    e) El desarrollo de aptitudes para la búsqueda bibliográfica inherente al tema de trabajo, su estudio, sistematización, clasificación e interpretación.

    -  Objetivos específicos:

    1- Realizar ensayos de Difracción de Rayos X sobre las muestras obtenidas del pórfido Taca Taca para realizar el estudio cristaloquímico estructural y de la composición elemental y de fase de las sustancias naturales contenidas.

    2- Conocer la morfología, mecanismo del crecimiento de los cristales, la heterogeneidad de los mismos y la estructura de los diferentes filosilicatos mediante el uso del Microscopio de Barrido Electrónico.

    3- Determinar la composición química de los minerales mediante estudios por microanálisis con sonda de electrones.

    4- Conocer los elementos químicos que se encuentran en las muestras analizadas y obtener datos de su concentración por Fluorescencia de Rayos X y por Absorción Atómica.

    5- Estudiar el mecanismo de formación de los minerales de alteración y las condiciones físico-químicas para la conformación de esos minerales.

    6- Determinar, en base a los resultados del índice de cristalinidad de los filosilicatos, la temperatura de formación de los filosilicatos.

    7- Estudiar la relación temporal y físico-química de las diferentes asociaciones de minerales de alteración con la mineralización de cobre, oro y molibdeno en el proyecto Taca Taca.

    8- Definir diferentes procedimientos para la utilización de las herramientas como difractómetro de rayos X, microscopio de barrido electrónico, etc. para sus usos en la prospección y exploración de yacimientos minerales.

    9- Comprobar o descartar, en base a los resultados de este proyecto, la interpretación de las distintas asociaciones de alteración en el proyecto Taca Taca y su posible extensión a otros sistemas de pórfidos cúpricos.

    10- Efectuar la transferencia de los resultados obtenidos a través de publicaciones y presentaciones en reuniones científicas.

    Resultados esperados

    - Alcanzar un vasto conocimiento del sistema del pórfido de Cu-Mo-Au denominado Taca-Taca, de la provincia de Salta, Argentina.

    - Determinar la morfología, composición, origen y ambiente de los minerales presentes en el pórfido.

    - Establecer posibles correlaciones entre la composición de los minerales y la presencia de determinados metales en las zonas de alteración.

    - Alcanzar el conocimiento y destreza en la operatividad de las diferentes técnicas analíticas aplicables al sistema en estudio.

    - Optimizar las técnicas analíticas para la determinación cuali y cuantitativa de los elementos y fases presentes en minerales analizados.

    - Elaborar un modelo geoquímico que manifieste las correlaciones entre la litología y la composición química de los minerales estudiados.

    - Realizar la difusión de los resultados a través de publicaciones, presentaciones a  congresos seminarios, cursos, etc.

    - Formar recursos humanos en la temática planteada desde la Geología y la Química.

     

     

     

    Descripción

    Los sistemas de pórfidos cupríferos son definidos como grandes volúmenes (10 a >100 km3) de rocas hidrotermalmente alteradas centradas en un pórfido de cobre y que pueden tener otros tipos de depósitos minerales asociados como skarn, depósitos hospedados en sedimentos, depósitos hidrotermales de alta y baja sulfuración (estado de oxidación del azufre en el sistema).  Los sistemas de pórfidos de cobre proveen  cerca de tres cuartas partes de la producción de Cu mundial, la mitad del Mo, un quinto del Au, la mayoría del Re y menores cantidades de otros metales (Ag, Pd, Te, Se, Bi, Zn y Pb) (Sillitoe, 2010).

    El estudio de estos depósitos minerales ha concentrado gran interés de investigadores en las últimas décadas y se ha realizado de manera interdisciplinar, involucrando numerosos campos de la ciencia tales como geología económica, geoquímica, geotectónica, etc. Los depósitos de Cu tipo pórfido muestran un consistente patrón de zonación de alteración-mineralización. Por lo tanto la determinación precisa de los minerales de alteración, sus asociaciones y la relación de estos minerales hidrotermales con la mineralización de cobre, molibdeno y oro contribuye de forma significativa a la exploración y definición de nuevos prospectos minerales.  Los minerales de alteración son normalmente de tamaño muy fino, y en general, son los filosilicatos los productos de alteración más comunes en un sistema de pórfido. La identificación convencional de estos minerales de grano muy fino (tamaño arcilla) es muy dificultosa, por lo tanto métodos indirectos como los análisis de rayos X y la microscopía por barrido electrónica son utilizados como herramientas para la clasificación y descripción de los filosilicatos. 

    Taca Taca es un pórfido cuprífero localizado en el Oeste de la Provincia de Salta en el departamento de Los Andes a una altura de 3560 msnm. El sistema hidrotermal cubre un área de aproximadamente 7 Km2; este área muestra patrones de alteración típico de un sistema de cobre porfídico. Los recursos minerales clasificados como indicados determinados en el proyecto totalizan  2.165 millones de toneladas con un grado de 0,44 % cobre; 0,013 % molibdeno y 0,08 g/t de oro a una ley de corte de 0,3 % de cobre-equivalente. Mientras que los recursos inferidos suman 921 millones de toneladas con una ley de 0,37 % cobre; 0,012 % molibdeno y 0,05 g/t de oro.

    Este proyecto propone realizar un estudio detallado por medio de diferentes herramientas de caracterización, de los diferentes tipos de alteraciones hidrotermales a efectos de conocer la composición química de los minerales resultantes de la actividad de los fluidos hidrotermales en las rocas hospedantes del pórfido de Taca Taca.  Las muestras a analizar se obtendrán de las perforaciones realizadas en el proyecto siendo representativas de las diferentes asociaciones de alteración mapeadas en la superficie y en profundidad. Dichas muestras serán sometidas a estudios de difracción de rayos X y fluorescencia de rayos X, microscopía de barrido electrónico y microanálisis EDXS, microanálisis con sonda de electrones, absorción atómica y determinación de superficie específica para determinar composición química y cristalinidad de esos minerales.  La información obtenida por medio de este estudio se incorporará a la interpretación geológica realizada previamente con el fin de corroborar y profundizar el conocimiento de la evolución del sistema hidrotermal y su relación con la mineralización.

    Las conclusiones de este proyecto podrían ser utilizadas como una herramienta en la exploración de sistemas hidrotermales en general y particularmente en pórfidos cupríferos. También ayudará a conocer la evolución del sistema hidrotermal que produjo el yacimiento de Taca Taca y la relación con las rocas hospedantes de la mineralización.

    Transferencia
    • Contribución al avance del conocimiento científico y/o tecnológico

    Los estudios científicos que apuntan a lograr mayor conocimiento de los recursos naturales contribuyen a mejorar las condiciones de exploración y explotación de los mismos.  Esto se encuentra reflejado en implicaciones económicas y ecológicas de vasto alcance. El conocimiento de las diferentes litologías presentes en  la naturaleza mediante la evaluación geológica de la zona de interés y complementadas con estudios asociados de otras ciencias como la química, permiten conocer más a fondo el potencial mineralógico y hacer la delimitación y cuantificación de la fuente de material. Determinar y cuantificar de manera visual el tipo y grado de alteración hidrotermal de un sistema es complejo debido a los problemas de identificación y cuantificación de los elementos presentes en el mineral. Esto implica que, en general, no se utilizan estimaciones visuales como parámetros de exploración para la búsqueda de mineralización. Actualmente, la litogeoquímica está siendo empleada en exploraciones para detectar la presencia de alteración hidrotermal asociada a mineralización, con el propósito de hacer más precisa la estimación del tipo y grado de alteración. En sus comienzos, se utilizó de manera estadística, sin utilizar información geológica o geoquímica, y por consiguiente, con pocos criterios petrológicos en las interpretaciones, no obstante, resulta de gran interés lograr establecer correlaciones entre una descripción cualitativa de la zona y la presencia de determinados minerales.

    Las investigaciones que se lleven a cabo en estos campos son de gran importancia, tanto desde el punto de vista económico y tecnológico, como para el avance del conocimiento y la formación de recursos humanos especializados en esta temática. El conocimiento de los aspectos físico-químicos del pórfido cúprico estudiado es fundamental para asegurar una correcta interpretación de los datos obtenidos, permitiendo su posterior aplicación en sistemas similares.

     

    • Contribución a la formación de Recursos Humanos

    El desarrollo del proyecto prevé la ejecución de diferentes actividades que contribuirán a la formación de Recursos Humanos:

    a) Desarrollar trabajos de tesis doctoral y/o de licenciatura sobre temas relacionados con la temática del proyecto, para químicos y/o geólogos.

    b) Interactuar con otros grupos de investigación.

    c) Dictar cursos de grado y de postgrado relacionados a los temas investigados.

     

    • Contribución al desarrollo socio económico y transferencia de resultados.

    Los resultados que se obtengan luego  de la ejecución del trabajo propuesto podrán ser transferidos a los siguientes ámbitos:

    a) Científico

    - A través del conocimiento del sistema de alteración hidrotermal en pórfidos cúpricos.

    - De las técnicas analíticas desarrolladas para la determinación cuali y cuantitativa de los elementos presentes en las diferentes muestras minerales.

    - De las metodologías de obtención y caracterización aplicadas.

    - Del modelo propuesto que represente la litología estudiada.

    b) Productivo

    - El conocimiento de las características de los minerales de la región para su mayor aprovechamiento.

    - Las posibles implicancias de este estudio para realizar generalizaciones.

    Inglés

    The study of alteration minerals porphyry systems has grabbed the attention of researchers for decades because these minerals are consistent patterns in all porphyry systems and are considered as an excellent tool for the exploration of new mineralized porphyry systems.The project is oriented towards the study of the different minerals of altered porphyry system of Taca Taca. It is based on knowledge physicochemical hydrothermal system that produce these minerals, also analyzing how it would impact on the economic mineralization present.The importance of resolving this type of system would estimate at least qualitatively, if the appearance of porphyry associated with a given composition thereof, specifically in the minerals of the type sericites, is associate to a geological environment determined, allowing state the presence of elements such as copper.

     

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Instituto de Histología y Embriología de Mendoza (IHEM-CONICET) M006

    Infectious Bursal Disease Virus interaction with different cell organelles and their role in replication and assembly of viral particles

    Director: Laura Ruth, Delgui | CoDirector: María Isabel, Colombo

    Palabras clave: BIRNAVIRIDAE, REPLICACION, ENSAMBLE, ORGANELAS CELULARES

    Objetivos

    El objetivo general de la presente propuesta de trabajo involucra el estudio y conocimiento del papel de estructuras, tanto virales como celulares, en diferentes etapas del ciclo de vida de IBDV.

    Objetivos específicos

    1- Estudiar el papel del ER y del Complejo de Golgi en el ciclo de infección por IBDV.

    2- Estudiar el mecanismo involucrado en la asociación de VP3 a las vesículas endocíticas.

    Resultados esperados

    Se espera obtener resultados que diluciden el mecanismo molecular que subyace a la replicación de IBDV y en relación a los endosomas y el Complejo de Golgi. Además, se espera describir el papel del ER en el ciclo de infección de IBDV. Por último, esperamos obtener datos que arrojen luz sobre el mecanismo involucrado en la asociación de VP3 a las membranas celulares, como son las de los endosomas.

    Descripción

    El Virus de la Bursitis Infecciosa Aviar (IBDV) es un virus desnudo cuyo genoma está compuesto por dsRNA, perteneciente a la familia Birnaviridae, y uno de los patógenos aviares más importantes. Este virus causa la enfermedad de Gumboro y es económicamente importante para la industria avícola en el mundo entero debido a la susceptibilidad incrementada a otras enfermedades y la ausencia de vacunación efectiva, que causa severas pérdidas económicas en el área. En nuestro laboratorio, hemos abordado el estudio de la replicación de IBDV en relación a la célula hospedadora. Recientemente, hemos determinado que los componentes virales involucrados en la replicación del virus: i) VP3 (proteína estructural multifunción), ii) VP1 (la polimerasa viral) y iii) el dsRNA (ARN de doble cadena viral) se localizan en estructuras endosomales asociadas al Complejo de Golgi (Delgui et al., 2013). Además, hemos observado que VP3 recombinante sobreexpresada en células HeLa, en ausencia de los restantes componentes virales, es capaz de localizarse en endosomas. Por otra parte, nuestros estudios sugieren que el Complejo de Golgi formaría parte de las estructuras subcelulares involucradas en el ensamblaje del virus, aunque su papel en el ciclo de replicación del virus requiere de un análisis en mayor profundidad. En este proyecto de investigación proponemos realizar un estudio molecular detallado del papel del Complejo de Golgi y del retículo endoplásmico (ER) orientado a determinar su participación en el proceso de ensamble de los viriones de IBDV. Para tal fin, proponemos estudiar los componentes moleculares de la vía de transporte desde el Complejo de Golgi al ER (transporte retrógrado), así como del transporte anterógrado ER-Golgi, en relación a cada uno de los pasos que comprenden el proceso morfogenético del virus. Por otro lado, proponemos realizar un análisis molecular para identificar el dominio de la proteína VP3 involucrado en su asociación a la membrana endosomal, a fin de determinar su relevancia en el contexto de la infección viral. Los resultados que se obtengan del desarrollo del presente proyecto de investigación permitirán realizar un importante aporte al conocimiento de los procesos que comprenden el ciclo infectivo de IBDV en relación a la célula hospedadora, hecho que reviste especial importancia en el área de la virología y la biología celular.

    Transferencia

    Son beneficiarios de los resultados que se obtengan del presente trabajo, por un lado, la comunidad científica avocada al estudio de la virología básica dado que resultará en un fuerte aporte tendiente a conocer las estrategias replicativas de los virus, importantes agentes patógenos. De forma más directa y por otra parte, se beneficia la comunidad veterinaria ya que brindará la oportunidad de generar nuevas estrategias terapéuticas y vacunales que colaboren con la fehaciente erradicación de la enfermedad de Gumboro en las aves.

    Inglés

    The Infectious Bursal Disease Virus (IBDV) is a naked virus belonging to the Birnaviridae family, whose genome is composed of dsRNA and one of the most important avian pathogens. IBDV causes Gumboro disease and is economically important to the poultry industry worldwide due to increased susceptibility to other diseases and the absence of effective vaccination of infected birds, which causes severe economic losses in the area.

    In our laboratory, we studied the IBDV replication related to the host cell. Recently, we determined that the viral components involved in viral replication: i) VP3 (multifunction structural protein), ii) VP1 (viral polymerase) and iii) the dsRNA (double-stranded viral RNA) are found in endosomal structures associated the Golgi complex (Delgui et al., 2013). Furthermore, we observed that recombinant VP3 overexpressed in HeLa cells in the absence of other viral components, is able to localize in endosomes. Moreover, our studies suggest that the Golgi complex would be part of the subcellular structures involved in virus assembly, although the role of the Golgi complex in the virus replication cycle requires further analysis.

    In this research project we propose to make a detailed molecular study of the role of the Golgi complex and endoplasmic reticulum (ER) designed to determine their participation in the process of assembly of IBDV virions. To this end, we propose to study the molecular components of the transport route from the Golgi complex to the ER (retrograde transport), and the ER- Golgi anterograde transport, related to each of the steps comprising the virus morphogenetic process. On the other hand, in order to determine their relevance in the context of viral infection, we propose a molecular analysis to identify the VP3 domain involved in endosomal membrane association.

    The results obtained in the development of this research project make an important contribution to the knowledge of the processes that comprise the IBDV life cycle related to the host cell, a particularly important fact in the area of virology and cell biology.

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Instituto de Ciencias Básicas 06/M061

    Fractal dimensions for finite sets, with applications to Biology.

    Director: Juan Manuel, Alonso | CoDirector: Juan Agustín, Alvarez

    Palabras clave: Dimensión fractal finita, Teorema de Convergencia, IFS, IFS finito, IFS estocástico finito, alometrías, teoría WBE, especie Larrea y Prosopis flexuosa, WSN, antena direccional manjada electrónicamente

    Objetivos

    Dimensiones fractales finitas.

    • Demostrar teoremas de convergencia más fuertes, relajando las hipótesis con las que los hemos probado en [1].
    • Desarrollar una teoría de sistemas iterados de funciones (IFS, Iterated Function Systems) finitos (FIFS), con la intención de modelar la auto-semejanza acotada (ASA), es decir, en un número finito de escalas, que es tan común en la Naturaleza. Para ello, estudiaremos también versiones aleatorias de FIFS, para modelar objetos cuya ASA es sólo aproximada o, quizá, sujeta a cambios adaptativos o de otro tipo.
    • Aplicar estas herramientas teóricas para calcular la dim fractal de algunas plantas especiales del Monte Argentino, como Larrea cuneifolia, L. divaricata, L. nitida (jarillas) y Prosopis flexuoso (algarrobo).

     

    WSN – Redes inalámbricas de sensores.

    • Optimizar el uso de antenas-ESD como SPIDA, en WSN para aumentar la vida útil y la entrega de paquetes, las dos métricas más importantes en estas redes.
    • Hacer modelos matemáticos y simulaciones de las diferentes ventajas que deberían tener las antenas-ESD. Por ejemplo, configurar no sólo la dirección de máxima ganancia en la antena emisora, sino también en la receptora; optimizar el uso de caminos paralelos.
    • Verificar nuestros resultados teóricos y de simulación con experimentos hechos en hardware real.
    Resultados esperados

    DIM. Esperamos obtener teoremas de convergencia que no exijan que los espacios en cuestión (una sucesión de finitos que converge a un compacto) sean subconjuntos de Rn. También esperamos obtener una teoría de FIFS relacionada con la teoría clásica de IFS en forma análoga a la relación encontrada en [1] entre las dim finitas y las clásicas. Más aún, esperamos que estos FIFS sean un buen modelo para los objetos de la Naturaleza, que suelen mostrar una auto-semejanza acotada (ASA) a un número finito de escalas. Finalmente, esperamos que nuestras mediciones avancen el conocimiento que tenemos de plantas tan emblemáticas del Monte Argentino como las jarillas (Larrea cuneifolia, L. divaricata, L. nitida), y los algarrobos (Prosopis flesuosa). También esperamos contrastar nuestras mediciones con las hechas por métodos clásicos.

     

    En lo que hace a WSNs, esperamos que nuestros esfuerzos culminen en el diseño de protocolos a nivel de la capa MAC (Media Access Control, que prende y apaga la radio de los nodos, el principal consumidor de energía) que permitan lograr en la práctica, la mayor eficiencia energética y de entrega de paquetes, que prometen las antenas-ESD.

    Descripción

    El proyecto consta de dos partes: dimensiones (dim) fractales para conjuntos finitos, y redes inalámbricas de sensores (WSN, Wireless Sensor Networks).

     

    Dim. En un trabajo anterior (Alonso 2013b, denotado [1]), motivados por problemas de Informática,  hemos definido dim “finitas” apropiadas a conjuntos finitos, en el sentido de que, a diferencia de las dim clásicas (de Hausdorff –denotada dim_H, por recuento de cajas –denotada dim_B), no son cero en conjuntos finitos. El resultado principal es un Teorema de Convergencia (TC). Todo compacto X de Rn puede aproximarse, en la métrica de Hausdorff, por conjuntos finitos. El TC da condiciones bajo las cuales la dim finita (denotada dim_f) de los conjuntos finitos converge a la dim clásica de X. En este proyecto queremos generalizar el TC relajando las hipótesis: dejando de exigir, por ejm., que X esté contenido en Rn.

     

    En la teoría clásica, los atractores de IFS (Iteraded Function Systems) modelan objetos con auto-semejanza (AS) en todas las escalas. Bajo ciertas condiciones (por ejm la “condición del conjunto abierto”) puede explotarse la AS para obtener fórmulas simples que facilitan el cálculo de su dim_H que, en este caso, coincide con la dim_B.  En el proyecto queremos definir y estudiar FIFS, IFS finitos, para modelar matemáticamente la AS acotada (ASA) que exiben muchos objetos naturales, como plantas. Diremos que un objeto exhibe ASA si posee AS en una cantidad finita de escalas. Buscamos condiciones que, como en el caso clásico, permitan calcular dim_f en forma simple.

     

    Aplicaremos los resultados teóricos obtenidos a la Biología, para calcular la dim fractal de algunas especies de plantas con múltiples adaptaciones a condiciones extremas de aridez, que habitan el Monte Argentino. Concretamente, jarillas (Larrea cuneifolia, L. divaricata, L. nítida) y algarrobo (Prosopis flexuosa).

     

    WSN. Continuando con el trabajo [2] realizado en colaboración con Thiemo Voigt y su equipo (U. de Uppsala, Suecia), desarrollaremos un modelo matemático que nos permita sacar ventaja del uso de antenas direccionales en redes inalámbricas de sensores, optimizando su uso. Al irradiar en una porción menor del espacio, las antenas direccionales tienen mayor alcance sin aumento de costo energético. Además, evitan colisiones de paquetes y, con ello, las retransmisiones para conseguir entregar paquetes. Posibilitan, también, el uso de transmisiones paralelas, que son útiles para varias aplicaciones de WSN.

     

    [1] ALONSO, J.M. A Hausdorff dimension for finite sets. Presentado a Proc. London Math. Soc. (2013b)

     

    [2] ALONSO et al. Bounds on the Lifetime of WSNs. En IEEE Int. Conf. on Distrib. Comp. in Sensor Systems (DCOSS), 2013

     

    [3]. EZCURRA, et al. Architecture, Light Interception, and Distribution of Larrea Species in the Monte Desert, Argentina. Ecology 72: 23-34 (1991)

     

    [4] GIORGETTI et al. Exploiting low-cost directional antennas in 2.4 GHz IEEE 802.15.4 WSNs. In Proc. of the European Conf. on Wireless Technologies, 2007

     

    [5] NILSSON, M. Directional antennas for WSNs. In Proc. of the 9th Scandinavian Workshop on Wireless Adhoc Networks (Adhoc), 2009

     

    [6]. PETIT, et al. Plant physiology in theory and practice: an analysis of the WBE model for vascular plants. J. of Theoretical Biology 259: 1-4 (2009)

     

    [7]. PRICE et al. Allometric covariation: a hallmark behavior of plants and leaves. New Phytologist: 882-889 (2012)

     

    [8]. SAVAGE, et al. Sizing up allometric scaling theory. PLoS Comput. Biology (2008)

     

    [9]. VILLAGRA,  et al. Ser planta en el desierto: estrategias de uso de agua y resistencia al estrés hídrico en el Monte Central de Argentina. Ecología Austral 21: 29-42 (2011)

     

    [10] VOIGT et al. Electronically-switched directional antennas for WSNs: A full-stack evaluation. En Int. Conf. on Sensor and Ad-Hoc Comm. and Netws. (SECON), 2013

    Transferencia

    DIM. La investigación de dim fractales finitas tiene, por un lado,  un interés estrictamente matemático, pues reducen, parcialmente, la teoría clásica al estudio de conjuntos y dim finitos. Por otro lado, aplicaremos esos resultados a la Biología. Específicamente, al estudio de la geometría de los organismos, lo que esperamos arrojará luz sobre aspectos fisiológicos, evolutivos y ecológicos muy relevantes para el conocimiento de los ecosistemas desérticos.

     

    Los WSN son de gran utilidad práctica, con aplicaciones que van desde el monitoreo puro y simple (en agricultura, ecología, seguridad, manejo eficaz de, por ejemplo, la calefacción/refrigeración de edificios, etc.), hasta control de procesos industriales, o sistemas inteligentes y dinámicos de tránsito en ciudades (manejo dinámico, en tiempo real, de semáforos), y un largo etc. Además, WSN es una tecnología barata, lo que la hace particularmente atractiva (pero, como contrapartida requiere personal altamente capacitado). Como nuestros resultados serán probados también con hardware real, creemos que podrán ser utilizados en forma práctica apenas terminada nuestra investigación. Basándonos en nuestra experiencia con nuestras publicaciones previas y la respuesta que obtuvimos al demostrar las características de la antena SPIDA, esperamos que la comunidad WSN estará muy interesada en nuestros resultados que, creemos, podremos publicar en las principales revistas y conferencias.

    Inglés

    The first part of the project deals with fractal dimensions for finite sets, and the second with WSNs, Wireless Sensor Networks. In previous work [1], motivated by problems in Computer Science, we developed a theory of finite Hausdorff, and finite Box dimensions, that are appropriate for finite sets, in the sense that, in contrast to the classical ones, the finite dimensions are zero only on sets with a  single element. In the present project we continue developing this theory, this time with Biology as a guide. Our main focus is on FIFS (Finite Iterated Function Systems). IFS and their attractors model geometrical objects that are self-similar in every scale. We believe FIFS will be a good tool to model the kind of bounded self-similarity shown by plants and animals. After about 100 years of allometric measurements biologists found, first a “1/4 law”, and later a theory claiming to explain it (WBE theory of West, Brown and Enquist). As it turns out, Nature is more diverse than just one exponent, ¼, and the original, rather exaggerated, claims of WBE are in the process of being revised. We will contribute to these fascinating problems by using FIFS to model and measure the fractal dimensions of several highly specialized plants that live in the Argentinian Monte: Larrea divaricata, L. cuneifolia, L. nitida, as well as Prosopis flexuosa.

     

    WSNs are very useful networks of small nodes, each provided with a processor, sensors and a transceiver, and powered by batteries. After deployment, they organize themselves as a network, sense (and/or actuate), and send their packets to one or more base-node(s). Energy and throughput (packet delivery) are the most critical metrics for WSNs, as they impact directly on their lifetime. Our research team (a group in Sweden that I started 10 years ago, and myself) will use SPIDA, an electronically switched directional antenna specially designed for WSNs by Martin Nilsson at SICS, to improve both metrics: these antennas increase the transmission range at no extra energy cost, and drastically reduce packet-collisions and, hence, the need for retransmissions. We will construct a mathematical model for these new antennas, and use the results as input for simulations which will, eventually, result in practical protocols that we plan to test using real hardware.

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Instituto de Ciencias Básicas 06/M063

    Evaluation and development of climate and land use indicators in the Monte desert

    Director: Julieta, Aranibar | CoDirector: José, D'Angelo

    Palabras clave: LFA, isótopos estables, materia orgánica, costra biológica del suelo

    Objetivos

    Objetivo general:
    Evaluar la utilidad de indicadores existentes y desarrollar nuevos indicadores de cambios antrópicos y naturales relacionados al sobrepastoreo y ciclo hidrológico en el NE de Mendoza.

    Objetivos específicos:
    1-Evaluar la utilidad de los índices LFA (Land Functional Analysis) como indicadores de la funcionalidad de los ecosistemas en gradientes de pastoreo.
    2-Evaluar las condiciones bajo las que se desarrollan las costras biológicas del suelo ante condiciones mínimas de perturbación,  y  los cambios en su cobertura, distribución espacial y composición a lo largo de gradientes de pastoreo, para desarrollar índices de degradación del ecosistema relacionados a la actividad ganadera.
    3-Analizar la composición isotópica de agregados de carbonatos en suelos para identificar la fuente de agua que los dio origen, ya sean precipitaciones locales o agua freática, para utilizarlo como indicador de cambios en el nivel freático, y cambios en las contribuciones subterráneas y superficiales a los humedales.
    4-Comenzar con la elaboración de una base de datos químicos (grupos funcionales) de la materia orgánica de distintas especies de plantas palustres. Evaluar su potencial como indicadores del origen de la materia orgánica y de la existencia pasada de humedales en zonas de distribución histórica de los mismos.
    5-Monitorear la composición isotópica de aguas de arroyos, glaciares y vertientes de la cuenca del río Horcones, para utilizarla como indicadora de las contribuciones de distintas fuentes al caudal.

    Resultados esperados

    Se espera contar con información suficiente para elaborar indicadores de degradación, fuentes de agua, y origen de la materia orgánica, para poder ser utilizados en estudios y monitoreos en el desierto del Monte. Por ejemplo, en cuanto a la costra biológica del suelo, los estudios indicarán si la cobertura total, o algún índice de distribución espacial, es el mejor indicador de degradación. En cuanto a la composición isotópica de los carbonatos del suelo, el estudio propuesto indicará el rango de valores de abundancia natural de isótopos estables que indican origen freático o de precipitaciones locales, para luego monitorear cambios pasados y presentes en las contribuciones de distintas fuentes de agua a cauces superficiales, humedales, o suelos.

    Descripción

    El cambio climático tiene consecuencias en las precipitaciones y ciclo hidrológico que pueden afectar el estado de la vegetación y el aporte de agua a humedales y acuíferos, que sostienen vegetación freatófita. Los cambios en el uso del territorio causan un mayor aprovechamiento de agua superficial en oasis irrigados y una mayor presión sobre suelos y vegetación utilizados para pastoreo en áreas no irrigadas. Estos contextos de cambio climático y de uso del territorio plantean la necesidad de identificar y diferenciar distintas factores (climáticos y antrópicos) que afecta la dinámica de los ecosistemas. En este proyecto se propone evaluar cinco indicadores diferentes de cambios en ecosistemas terrestres y humedales, relacionados a modificaciones en el ciclo hidrológico (fluctuaciones en las precipitaciones locales y remotas, cauces superficiales y nivel freático) y al sobrepastoreo. Índices de heterogeneidad y funcionalidad de ecosistemas, detallados en la metodología LFA (Landscape Functional Analysis) y la distribución espacial de costra biológica del suelo se estimarán en gradientes de pastoreo conocidos, para evaluar si reflejan los cambios esperados en el desierto del Monte. Como indicadores de cambios en el ciclo hidrológico, se plantea evaluar la composición isotópica de los carbonatos de suelos superficiales y profundos (bajo la influencia de agua superficial y subterránea, respectivamente) y de distintas fuentes de agua conocidas: agua freática, agua superficial, nieve, glaciares y vertientes. Además, se comenzará con el estudio de la composición química de la materia orgánica de distintas especies características de ambientes acuáticos (humedales) y terrestres, para utilizarla como marcadora o indicadora de la existencia pasada de humedales en zonas de distribución histórica, y sus variaciones temporales. El proyecto contribuiría con el desarrollo de una tesis de grado y tres tesis doctorales.

    Transferencia

    Los beneficiarios directos del proyecto serán los becarios de grado y posgrado que realizan sus trabajos de tesis en el marco del proyecto. En cuanto a beneficiarios externos a la UNCuyo y comunidad científica, el uso de indicadores puede ser utilizado para el monitoreo y gestión de los recursos naturales renovables, como suelos, vegetación y agua. Los resultados se presentarán en una primera etapa en reuniones científicas, para recibir comentarios y sugerencias de pares, luego en revistas nacionales e internacionales, para someterlos a la evaluación de expertos en cada tema, y finalmente a la Dirección de Recursos Naturales Renovables y organismos de gestión (Municipios correspondientes), mediante informes escritos y charlas.

    Inglés

    Climate and land use changes have consequences in the hydrologic cycle, soils, and vegetation. Given the multiple causes of ecosystem change, it is important to find indicators of natural and anthropogenic drivers of these changes. In this project, we propose to evaluate five indicators of ecosystem change in wetlands and deserts, related to the hydrologic cycle (precipitation variability and modifications in water runoff) and overgrazing. Heterogeneity and functionality of ecosystems, explained by the LFA method (Landscape Functional Analysis), and the spatial distribution of biological soil crusts, will be estimated in known grazing gradients, in order to analyze if these indicators work for the Monte desert. The isotopic composition of soil carbonates (in deep and surface soils) and different components of the hydrologic cycle (precipitations, snow, rivers, glaciers, and springs) will be analyzed to indicate water sources to ecosystem components, and their changes through time. Finally, we will start the development of a database on organic matter composition of different plant species (characteristics of wetlands and terrestrial ecosystems), in order to develop an indicator of the organic matter sources to soils and sediments, and their temporal variability.

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: IMBECU-CCT-CONICET 06/M077

    Effects of Hypo and Hyper-thyroidism on hypothalamic signaling pathways of prolactin and thyroid hormones during transition from pregnancy to early lactation in rats

    Director: Susana Ruth, Valdez | CoDirector: Marta , Soaje de Elias

    Palabras clave: Prolactina; Hormonas Tiroideas; Prolactina; Gestación; Lactancia; Hipotálamo; ratas

    Objetivos

    General:

    profundizar en el estudio de los mecanismos hipotalámicos por los que desbalances en las hormonas tiroideas como el hipo- e hiper-tiroidismo (HipoT e HiperT), afectan la regulación hormonal hipotalámica de la secreción de prolactina (PRL) hipofisaria al final de la gestación y en la lactancia.

    Específicos:

    1. Se completará el estudio del efecto del HiperT sobre la secreción de PRL al final de la preñez y en la lactancia temprana midiendo la expresión génica y proteica de los moduladores y co-activadores de los RTs (SMRT, NCoR,  SRC-1 y receptores retinoides X) que podrían interactuar con la señalización de PRL en la regulación de la actividad de las neuronas dopaminérgicas. Para esto se determinará por Western blot (WB) el efecto del HiperT sobre la expresión proteica de RPRL y las principales moléculas de activación y modulación de su vía (STAT5b, SOCs, CIS) en hipotálamo medio basal (HMB) al final de la gestación (día 19, 20 y 21 de gestación) y día 2 de lactancia. También se determinará la expresión proteica del receptor tiroideo alfa 1 (RTα1), isoforma reguladora de la acción del RTβ1. Los resultados obtenidos se correlacionarán con la expresión de RPRL, RP4, RE, y TH y los niveles circulantes de las hormonas determinadas previamente. Además, determinaremos la expresión de la enzima tirosina hidroxilasa (TH) fosforilada en Ser-40 (forma activa de TH) para evaluar si los cambios observados previamente en la expresión de TH total inducida por el HiperT correlacionan con su forma activa (Pennacchio y col. 2009).

    2. Finalizada esta etapa iniciaremos el estudio del efecto del HipoT sobre la regulación de la secreción de PRL al final de la preñez y en la lactancia. Para cumplir con este objetivo se determinará el efecto del HipoT sobre la expresión génica y/o proteica en HMB de TH, RPRL y moléculas de su vía de señalización (STAT5b, SOCs, CIS), REα, RP (isoformas A y B) y RTs (RTβ1 y α1) en HMB al final de gestación y en lactancia temprana (día 2). Los resultados obtenidos en HipoT se correlacionarán con los niveles séricos de las hormonas (PRL, E, P, HT) y con el patrón de expresión de receptores y moduladores de la vía de señalización de PRL en ratas controles e HiperT. Además, en todos los grupos se estudiará la modulación de la actividad de los RTs por los principales coactivadores y correpresores como SMRT, NCoR,  SRC-1 y receptores retinoides X por RT-PCR y WB.

    3. Se estudiará la expresión de la enzima TH y de los RTs (RTβ1 y α1) en neuronas hipotalámicas (principalmente las neuronas del sistema TIDA) por inmunofluorescencia en ratas HiperT, HipoT y eutiroideas (controles) como complemento de los estudios del punto 1 y 2 y para identificar si las neuronas TIDA expresan RT y son moduladas por las HTs. Además, se estudiará la colocalización de TH y c-fos (marcador de activación neuronal) en neuronas TIDA para evaluar si el HiperT o HipoT producen alteraciones en su activación (Lerant y col. 2001) al final de la gestación. También se realizará la colocalización de la enzima TH y de STAT-5b en las neuronas TIDA en condiciones de hiperprolactinemia inducida (ratas vírgenes inyectadas con PRL ovina y lactando sometidas a succión aguda) para evaluar el impacto del desbalance tiroideo en las neuronas TIDA.  La translocación de STAT-5b al núcleo nos permitirá evaluar la activación de las neuronas TIDA.

    Resultados esperados

    Los resultados obtenidos son de potencial importancia para entender los efectos de desbalances hormonales sobre la fertilidad femenina. Nos permitirán determinar la presencia de receptores de hormonas tiroideas y de los moduladores de su vía de señalización a nivel hipotalámico, área de importancia para la  regulación de la secreción de PRL hipofisaria. Especificamente, describiremos la acción directa o indirecta de estas hormonas tiroideas a nivel hipotalámico y su interacción con la vía de señalización de PRL. Al mismo tiempo los resultados obtenidos nos permitarán profundizar en los mecanismos hipotalámicos por los que el hipo- e hiper-tiroidismo afectan la gestación y lactancia. Finalmente, considerando que en humanos se han descripto que los moduladores de la acción de los receptores tiroideos estarían comprometidos en ciertas patologías tiroideas esperamos contribuir con información sobre el nivel en el que actúan estos potenciales candidatos terapeúticos.

    Descripción

    Título: Efecto del hipo- e hiper-tiroidismo sobre las vías hipotalámicas de señalización de PRL y de las hormonas tiroideas durante la transición entre gestación y lactancia temprana en ratas

    Palabras Claves: Hormonas  Tiroideas; Prolactina;  Gestación; Lactancia; Hipotálamo; ratas

    Objetivo: El objetivo general es profundizar en el estudio de los mecanismos hipotalámicos por los que desbalances en las hormonas tiroideas como el hipo- e hiper-tiroidismo (HipoT e HiperT) afectan la regulación hormonal hipotalámica de la secreción de prolactina (PRL) hipofisaria al final de la gestación y en la lactancia.

    Línea de Investigación: Investigación en Ciencias Básicas aplicada a la Biología de la Reproducción.

    Hipótesis de Trabajo: Los desórdenes reproductivos ocasionados por las patologías tiroideas estarían mediados por las acciones directas o indirectas de las hormonas tiroideas (HT) a nivel hipotalamo, hipofiso y/o gonadal producidas por exceso (HiperT) o déficit (HipoT) en sus niveles circulantes. Las HT pueden tener acciones directas o indirectas a nivel central, específicamente en hipotálamo medio basal (HMB). Las neuronas dopaminérgicas neuroendocrinas que regulan la secreción de PRL hipofisaria residen en HMB. Las HT  podrían modificar la expresión de los moduladores de la vía de señalización  de PRL, hormona cuyo pico pre-parto es necesario para que se desencadene un parto normal.

    Metodología: se utilizarán ratas de la cepa Wistar controles, hipotiroideas (inducidas con Propiltiouracilo) e hipertiroideas (inducidas con T4) al final de la gestación y en lactancia temprana. Las poblaciones neuronales específicas que expresen receptores de las HT y la enzima tirosina hidroxilasa limitante de la biosíntesis de dopamina (principal inhibidor de la secreción de PRL) se identificarán en HMB por medio de inmunohistoquimica. La expresión hipotalámica de los ARNm y de proteinas de los receptores hormonales, moléculas de la vía de señalización de PRL y de las HTs y de las enzimas que regulan los niveles de las HT se realizará por RT-PCR y Western blot. Las hormonas séricas se determinarán por radioinmunoensayo.

    Resultados esperados: Los resultados obtenidos serán de importancia para entender los efectos de desbalances hormonales sobre la fertilidad femenina. Nos permitirán determinar la presencia de receptores de hormonas tiroideas y de los moduladores de su vía de señalización a nivel hipotalámico, área de importancia para la  regulación de la secreción de PRL hipofisaria. Especificamente, describiremos la acción directa o indirecta de las HTs a nivel hipotalámico y su interacción con la vía de señalización de PRL. Al mismo tiempo los resultados obtenidos nos permitarán profundizar en los mecanismos hipotalámicos por los que el hipo- e hiper-tiroidismo afectan la gestación y lactancia. Finalmente, considerando que en humanos se ha descripto que los moduladores de la acción de los receptores tiroideos estarían comprometidos en ciertas patologías tiroideas esperamos contribuir con información sobre el mecanismo molecular al que actúan estos potenciales candidatos terapeúticos para mejorar la salud reproductiva.

    Transferencia y Beneficiarios: Los resultados obtenidos serán divulgados a la comunidad científica en jornadas, congresos nacionales e internacionales y enviados a publicar en revistas internacionales con referato. Se promoverá la formación de recursos humanos a través de la realización de tesinas de grado y tesis doctorales de los integrantes más jóvenes del grupo.

     

    Transferencia

    La transferencia está destinada en primer lugar a la comunidad científica  a través de la presentación de resultados en jornadas y congresos y la publicación en revistas con referaro de divulgación científica de la especialidad.

    El desarrollo del presente proyecto también contempla la formación de recursos humanos ya que beneficiará a un estudiante para la realización de su trabajo final de Tesina a fin de obtener su título de grado y a una estudiante de posgrado en la realización de parte de su tesis doctoral.

    Los resultados que se obtengan a partir del desarrollo de este proyecto podrían contribuir a profundizar el conocimiento existente en este campo y a que se generen nuevas propuestas tendientes a mejorar la salud reproductiva de pacientes que sufren patologías tiroideas.

     

    Inglés

    Objective: The general objective is to study the molecular hypothalamic mechanisms of how thyroid hormone imbalances, such as hyper and hypothyroidism (HypoT and HyperT), affect hypothalamic hormone regulation of hypophysary prolactin (PRL) secretion at the end of gestation and during early lactation.

    Research line: Research in Basic Sciences applied to Reproductive Biology

    Working hypothesis: Reproductive disorders caused by thyroid pathologies are mediated by direct or indirect actions of thyroid hormones (TH) at the hypothalamic, hypophyseal and/or gonadal level resulting from an excess (hyperthyroidism) or deficit (hypothyroidism) of their circulating levels. TH can have direct or indirect actions at the central level, specifically in the medial basal hypothalamus (MBH). The neuroendocrine dopaminergic neurons located in this area regulate hypophysary PRL secretion. TH may modify the expression of modulators of the PRL pathway, affecting the release of PRL that is important for normal parturition.

    Methods: Control, HypoT (induced with propylthiouracil) and HyperT (induced with T4) Wistar rats at the end of gestation and during early lactation will be used. The specific neuronal populations expressing TH receptors and producing the enzyme thyrosine hydroxylase will be identified in the MBH by means of immunohystochemistry. The latter enzyme limits dopamine biosynthesis, dopamine being the main inhibitor of PRL secretion. mRNA and protein expression of hormone receptors and molecules of the PRL and TH pathways, as well as the enzymes regulating TH levels, will be determined at the hypothalamic level by means of RT-PCR and Western blot. Serum hormone levels will be determined by radioimmunoassay.

    Expected results: Results will be relevant to understand the effect of hormone imbalances on female fertility. They will allow to determine the presence of thyroid hormone receptors and modulators of their pathways at the hypothalamic level, which is an important area of regulation of PRL release. Specifically, we will describe the interaction between TH and the PRL pathway. At the same time, the results will allow better understand the hypothalamic mechanisms of how hypo and hyperthyroidism affect pregnancy and lactation. Finally, and taking into account that in humans the modulators of the activity of thyroid receptors are impaired in certain thryoid pathologies, we expect to contribute relevant information about the molecular mechanism at which these potential therapeutic candidates act to improve reproductive health.

    Transference and Beneficiaries: The results will be presented at national and international congresses and published in peer-reviewed, indexed journals. Human resources will be trained through undergraduate and graduate theses.

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Instituto de Ciencias Básicas 06/M067

    Multiscale Modelling of Doped Lipid Bilayers and Monolayers

    Director: Mario Gabriel, Del Pópolo | CoDirector: Cristián Gabriel , Sánchez

    Palabras clave: Simulaciones, Biomembranas, Nanomateriales

    Objetivos

     

    Los objetivos específicos del proyecto son:

    1. Estudiar la termodinámica de inserción de dopantes en monocapas y membranas, así como sus interacciones efectivas una vez incluidos en la fase lipídica. Esto implica el cálculo de perfiles de energía libre de transferencia desde la fase acuosa. Se utilizarán como dopantes colorantes sensibles al voltaje (CSVs) y nanopartículas recubiertas con péptidos de penetración celular (CPPs).

    2. Investigar los cambios en las propiedades ópticas de los dopantes en función del potencial de interface (efecto electrocrómico). Para ello se calcularán y medirán espectros de absorción UV-Visible a distintos grados de polarización interfacial, hasta alcanzar el régimen de electroporación. 

    3. Caracterizar el comportamiento visco-elástico de monocapas y bicapas, en función de la concentración de dopante y del potencial electrostático a través de la interface. Las simulaciones computacionales serán cotejadas con mediciones experimentales.

    4. Estudiar fenómenos de agregación, segregación y reorientación de nanopartículas en la interface lípido/solución. En las simulaciones las propiedades de mojado de las nanopartículas se alterarán mediante cambios en los parámetros que representan la composición lipídica y la cobertura de la nanopartícula. En particular, se considerarán factores que tengan un efecto sustancial sobre el potencial electrostático, tales como la presencia de lípidos iónicos y coberturas basadas en péptidos cargados.

    Resultados esperados

    Se espera que este proyecto genere los siguientes resultados específicos: 

    i) Perfiles de energía libre para  la inserción de dopantes en capas de Langmuir y bicapas lipídicas. Se utilizarán como dopantes colorantes electrocrómicos y nanopartículas recubiertas con péptidos de penetración celular.

    ii) Espectros de absorción de los dopantes en función de la diferencia de potencial electrostático a ambos lados de interface (monocapa y bicapa). Los resultados teóricos serán comparados con observaciones experimentales a distintos grados de polarización interfacial y presión lateral.

    iii) Obtención de parámetros visco-elástico de monocapas funcionalizadas con nanopartículas.

    iv) Caracterización de fenómenos de agregación, segregación y reorientación de nanopartículas en la interface lípido/solución.

    Descripción

     

    Las interfaces fluidas ofrecen el sustrato ideal para la creación de estructuras bidimensionales autoensambladas, accesibles a la luz desde ambos lados de la interface. Membranas funcionalizadas con nanopartículas o moléculas ópticamente activas, constituyen sólo un ejemplo de este tipo de estructuras, que han conducido a nuevas tecnologías en el campo de los sensores químicos. El objetivo de este proyecto es estudiar las bases moleculares del comportamiento óptico y mecánico de membranas y monocapas lipídicas dopadas con nanopartículas y colorantes sensibles al voltaje. Para ello se recurrirá a una combinación de simulaciones computacionales, cálculos de estructura electrónica y experimentos, que proveerá una verdadera descripción multiescala de las membranas y sus dopantes. 
     
    Se investigará: i) La termodinámica de inserción de dopantes en capas de Langmuir y bicapas lipídicas. Se utilizarán como dopantes colorantes electrocrómicos y nanopartículas recubiertas con péptidos de penetración celular. ii) Cambios en las propiedades ópticas de los dopantes en función de la diferencia de potencial electrostático a ambos lados de interface. Para ello se calcularán y medirán espectros de absorción UV-Visible a distintos grados de polarización interfacial y presión lateral. iii) El comportamiento visco-elástico de monocapas funcionalizadas con nanopartículas. iv) Fenómenos de agregación, segregación y reorientación de nanopartículas en la interface lípido/solución.
     
    Transferencia

     

    Impacto sobre el sector socio-económico y/o sector productivo.

    El impacto económico de la nanotecnología está hoy fuera de discusión, y puede ser estimado en billones de dólares dentro de la economía mundial. Sólo en el campo de la biomedicina se espera que el empleo de materiales nanoestructurados conduzca a avances revolucionarios en técnicas de diagnóstico y en el diseño de nuevos vehículos para el suministro y transporte de fármacos. En todas estas aplicaciones las membranas lipídicas tienen una función central, gracias a su capacidad de disolver selectivamente una variedad de sustancias, y de separar cargas sobre distancias nanoscópicas originando así campos eléctricos intensos. Monocapas y bicapas lipídicas artificiales están siendo utilizadas en la fabricación de biosensores, de dispositivos para el screening y purificación de complejos fármaco/receptor, o como modelos para caracterizar la interface célula/electrodo, conocimiento necesario para el diseño de biochips e implantes electrónicos. Estas aplicaciones proveen una motivación clara para los estudios propuestos en este proyecto.

    Las actividades a desarrollar dentro del marco del proyecto, serán organizadas de manera tal de maximizar los beneficios sociales en lo referente a: i) Educación, a través del dictado de cursos de grado y post-grado en áreas de vacancia (física, química, ciencia de materiales), y de talleres y escuelas de verano sobre simulaciones en materia condensada. ii) Orientación vocacional para estudiantes de nivel secundario, a través de la organización de charlas, visitas a escuelas y mediante la oferta de pasantías de investigación cortas en el ICB. iii) Divulgación del conocimiento generado, a través del dictado de conferencias destinadas al público en general. Se destaca que el director del proyecto tiene antecedentes en actividades de extensión y divulgación (ver sección Antecedentes). Existe una ventaja adicional en éste proyecto: dado que se requiere de computación en paralelo, promoveremos la creación y el mantenimiento de clusters de alto rendimiento, en un esfuerzo sinérgico con varios proyectos actuales de investigación en Argentina.

    Impacto sobre las capacidades institucionales

    M. Del Pópolo es Investigador Independiente de CONICET, y se incorporó al ICB como Prof. Asociado a fines del 2010, a través del Programa de Recursos Humanos (PRH) de la Agencia, y después de ocho años de residencia en el extranjero. D. Masone se doctoró en Biomedicina en la Universidad de Barcelona en 2012, y hoy es becario posdoctoral de CONICET en el ICB-UNCUYO. Masone es un investigador joven que desea continuar su trabajo de investigación en bio-física computacional en Argentina. El Lic. F. Ciocco es becario doctoral de CONICET, y trabaja en el ICB bajo la dirección del Dr. Del Pópolo.  La Ing. Silvina Moyano está por comenzar su Doctorado en Ingeniería en la Universidad de Mendoza, bajo la supervisión del Dr. Del Pópolo; mientras que Ariel Pozo es un talentoso alumno de la Fac. de Ingeniería de la UNCUYO, que realiza investigación en el ICB como actividad extracurricular.

    Claramente, el financiamiento de este proyecto permitirá la consolidación de un nuevo grupo de investigación en materia condensada blanda, con base en el ICB y con fuertes conexiones a nivel nacional e internacional. La colaboración con el Dr. Sánchez y la Dra. Wilke en la Fac. de Ciencias Químicas de la Universidad Nacional de Córdoba (FCQ-UNC) no sólo será esencial para la concreción de los objetivo planteados, sino que ayudará a establecer un vínculo formal entre una institución madura y de larga trayectoria (FCQ-UNC), y otra mucho más joven (ICB), cuya misión es suplir un área de vacancia impostergable en la cuarta ciudad más poblada del país.

    El ICB cuenta en este momento con un cluster de computadoras que forma parte del Sistema Nacional de Computación de Alto Desempeño (SNCAD). El presente proyecto contribuirá a la formación de recursos humanos a través de la supervisión de proyectos de investigación para estudiantes de doctorado y licenciatura, y la formación de personal local especializado en la instalación, puesta a punto y mantenimiento de clusters de computadoras. Los investigadores involucrados en el proyecto interactuarán con otros grupos computacionales y experimentales en la UNCuyo, lo cual se espera conduzca a colaboraciones en el futuro. M. Del Pópolo mantiene conexiones laborales formales con su lugar de trabajo anterior, el Centro de Simulación Atomística de Queen's University Belfast, lo que contribuirá a la internacionalización del trabajo realizado en el marco del presente proyecto.

    Impacto sobre las areas disciplinares o campos de aplicación

    El uso de soportes lipídicos como base para la fabricación de materiales nanoestructurados blandos (nanocomposites) se ha incrementado significativamente en la última década, gracias al desarrollo de técnicas efectivas para la preparación y estabilización de bicapas y monocapas lipídicas. Ejemplos representativos en este sentido son las membranas soportadas (SSM) o amarradas sobre superficies sólidas (SSMt), que han ofrecido una configuración experimental apropiada para el estudio de interacciones lípido/dopante o lípido/analito. La físico-química computacional provee herramientas apropiadas para investigar estas interacciones a escala molecular y predecir propiedades macroscópica emergentes. En este proyecto nos proponemos utilizar una combinación innovadora de simulaciones atomísticas y de coarse-graining, cálculos de dinámica cuántica y medidas experimentales, para estudiar procesos que ocurren en agregados lipídicos 2D en distintas escalas de tiempo y tamaño. En particular, el estudio de propiedades electro-ópticas de dopantes en membranas es uno de los aspectos más novedosos de esta propuesta. La ejecución del proyecto implica el desarrollo de herramientas computacionales (modelos moleculares y de "coarse-graining", métodos y códigos de simulación), que si bien serán aplicadas al estudio de los sistemas en consideración, derramarán beneficios hacia otras áreas dentro de la física de fluidos complejos. Todos los códigos de simulación desarrollados se pondrán a disponibilidad de la comunidad científica. En resumen, las posibilidades de investigación y desarrollo dentro del marco del proyecto son amplias y de gran impacto académico, y el proyecto contribuirá a establecer nuevas líneas de trabajo en las áreas de materia condensada blanda y nanomateriales en Argentina.

    Inglés

     

    Phospholipid molecules in water and at water interfaces self-assemble into a variety of low-dimensional structures, that play an important role in natural and man-made systems. In recent year, the application range of lipid-based structures in catalysis, sensing, electrochemistry and power generation has been greatly extended by the development of techniques to fabricate and control systems of nanometric size. In this project we propose to carry out simulations of lipid bilayers and monolayers, doped with metallic nanoparticles and voltage-sensitive dyes. Our aim is to investigate both the effect of dopant concentration on the mechanical properties of the lipid aggregate, and the effect of the lipids on the optical and chemical properties of the dopant. We will resort to a hierarchic combination of various simulation approaches, ranging from all-atom molecular simulations (both Molecular Dynamics and Monte Carlo Methods), to non-standard electronic structure calculations and free-enegy computations. The mesoscopic scale of description will be considered in the last stage of the project, and simulations results will be accompanied by experimental measurements.
  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Instituto de Ciencias Básicas 06/M068

    FOSTERING OF GENERAL EDUCATION AND RESEARCH EDUCATION IN AN INTERDISCIPLINARY CONTEXT IN UNDERGRADUTE STUDIES IN BASIC SCIENCES AT ICB-UNCUYO

    Director: Armando, Fernández Guillermet | CoDirector: Marcela María, Calderón

    Palabras clave: Ciencias Básicas. Ciclo básico. Competencias. Investigación. Competencia comunicativa. TICs. Educación a distancia

    Objetivos

    Objetivo general

    El presente Proyecto se propone aportar elementos conceptuales y empíricos  que permitan: (i) caracterizar la Formación para la Investigación (FpI) en los estudios grado en Ciencias Básicas (CsBs) y, (ii) desarrollar, implementar a escala piloto  y evaluar alternativas de intervención pedagógica que promuevan la FpI y la Formación para las Actividades Multi/Inter/Transdisciplinares (FpAMIT) en el ámbito de las Ciencias Básicas en el Ciclo Básico de dichas carreras. 

    Objetivos específicos

    1) Desarrollar un marco teórico que considere a la FpI como el proceso de desarrollo de una  competencia compleja: la “Capacidad de investigación” (CI) en el contexto de los objetivos más amplios de la Educación Superior.

    2) Establecer las relaciones de la CI con otras competencias, de carácter genérico o específico a desarrollar en los estudios universitarios. Conocer las opiniones que tienen investigadores, docentes y estudiantes en Ciencias Básicas acerca de la pertinencia de dichas relaciones para el desarrollo de la CI.

    3) Estudiar la influencia sobre el desarrollo de la FpI de la dimensión multi/inter/transdisciplinar de los estudios que se desarrollan en el Ciclo Básico de las carreras de Ciencias Básicas del ICB-UNCUYO. Conocer las opiniones de docentes, alumnos y directivos al respecto. Comparar con experiencias de formación multi/inter/transdisciplinar en desarrollo en otras unidades académicas universitarias.

    4) Analizar la situación lingüística actual en la enseñanza y en el aprendizaje del inglés en las carreras de Ciencias Básicas del ICB-UNCUYO, en relación con los requerimientos de los sectores de inserción profesional y académico.

    5) Elaborar estándares de la Competencia Comunicativa en Inglés (CCI) para egresados del ICB-UNCUYO. A tal fin se considera que los estándares son las respuestas a la pregunta: ¿qué competencia debe adquirir un estudiante para estimarse que ha ‘dominado’ un  destreza en el ámbito de la comunicación oral- comprensión auditiva y habla- y en el de la comunicación escrita- comprensión lectora y producción de textos- en inglés?.

    6) Diseñar, a partir del marco teórico adoptado y teniendo en cuenta la información empírica obtenida, secuencias didácticas que incluyan la modalidad semipresencial para favorecer el desarrollo de la FpI, la FpMIT en el Ciclo Básico del ICB-UNCUYO. Implementar a escala piloto y evaluar las secuencias didácticas diseñadas.

    Resultados esperados

    1) Un marco teórico que considere a la FpI como el proceso de desarrollo de una  competencia compleja, la “Capacidad de investigación” (CI), en el contexto universitario más amplio de una FpMV. Un estudio de la posible aplicación del enfoque por competencias (EpC) a la caracterización de la FpMV.  Un estudio de las relaciones de la CI con la CCI y otras CGs y CEs planteadas para los estudios de grado en Ciencias Básicas y las competencias clave que integran la FpMV. Una validación empírica apropiada de estas relaciones. 

    2) Un estudio de la influencia de la FpAMIT sobre el desarrollo de la FpI en el Ciclo Básico de las carreras de Ciencias Básicas del ICB-UNCUYO. Un estudio documental de otras experiencias de formación multi/inter/transdisciplinar. Una (o más) propuesta(s) de intervención pedagógica para favorecer la FpI, la FpAMIT y la FpMV, y la(s) correspondiente(s) validación(es) empírica(s).

    3) Un análisis de la situación lingüística actual en la enseñanza y en el aprendizaje del inglés en las carreras de Ciencias Básicas del ICB-UNCUYO, en relación con los requerimientos de los sectores de inserción profesional y académico. Una propuesta de estándares de la Competencia Comunicativa en Inglés (CCI) para egresados del ICB-UNCUYO, que responda a la pregunta ¿qué competencia debe construir un estudiante para estimarse que ha ‘dominado’ un  destreza en el ámbito de la comunicación oral- comprensión auditiva y habla- y en el de la comunicación escrita- comprensión lectora y producción de textos- en inglés?

    4) El diseño, a partir del marco teórico desarrollado y teniendo en cuenta la información empírica obtenida, de propuestas de intervención pedagógica – en particular, que incluyan la modalidad semipresencial - para favorecer el desarrollo de la CI, la CCI, y, en general las competencias que integran la FpI, la FpAMIT y la FpMV en el Ciclo Básico del ICB-UNCUYO. La implementación a escala piloto de alguno de estos diseños y la evaluación correspondiente.

    Descripción

    El presente Proyecto se propone aportar elementos conceptuales y empíricos  que permitan: (i) caracterizar la Formación para la Investigación (FpI) en los estudios grado en Ciencias Básicas (CsBs) del ICB-UNCUYO y, (ii) desarrollar, implementar a escala piloto y evaluar alternativas de intervención pedagógica que promuevan la FpI y la Formación para las Actividades Multi/Inter/Transdisciplinares (FpAMIT) en el ámbito de las Ciencias Básicas en el Ciclo Básico de dichas carreras.

    Transferencia

    Los beneficiarios del Proyecto serán:

    1. Estudiantes y docentes del Ciclo Básico de las carreras del ICB-UNCUYO
    2. Estudiantes y docentes de otras unidades académicas de la UNCUYO
    3. Estudiantes y docentes de Ciencias Básicas de otras universidades nacionales

    Los resultados del Proyecto serán transferidos de diversas formas complementarias:

    1. Mediante publicación de los resultados en revistas, libros y en sitios web pertinentes
    2. Mediante la presentación de ponencias en congresos y jornadas
    3. En talleres y seminarios especiales para docentes y alumnos del ICB-UNCUYO
    4. En talleres y seminarios a realizarse en otras unidades académicas de la UNCUYO
    Inglés

    The present Project intends to contribute with conceptual and empirical elements that will allow to: (i) characterize Research Education (RE) in undergraduate studies in Basic Sciences (BS’s) at ICB-UNCUYO, and (ii) develop, implement at small scale, and assess pedagogic intervention alternatives that promote RE and Multi/Inter/Trans-disciplinary Education (MITDE) in the Basic Cycle of studies in BS’s.

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: 06/M076

    The academic career of the students of the Instituto de Ciencias Básicas and their employability

    Director: Manuel, Tovar | CoDirector: Valentín, González

    Palabras clave: trayectorias académicas, rendimiento académico, inserción laboral

    Objetivos

    Objetivo General

    • Contribuir al conocimiento de los perfiles y trayectorias académicas de los estudiantes del Instituto de Ciencias Básicas y su transición al mundo del trabajo.

    Describir el perfil económico, social y cultural de los estudiantes del ICB.

    • Analizar la situación actual de los alumnos no re-inscriptos en el ICB.
    • Describir las condiciones laborales y trayectorias profesionales de los graduados del ICB.
    Resultados esperados

    La investigación pretende contribuir al conocimiento de los perfiles y trayectorias académicas de los estudiantes del Instituto de Ciencias Básicas y su transición al mundo del trabajo.

    También se espera coadyuvar en la construcción de mecanismos tendientes a la mejora del rendimiento de los estudiantes y modelos de seguimiento de egresados de distintas carreras del ICB.

    Los productos que se esperan obtener son los siguientes:

    • Un informe sobre el perfil económico, social y cultural de los estudiantes del ICB.
    • Un análisis de las trayectorias académicas elegidas de modo informal por los alumnos de las distintas orientaciones con el fin de detectar “trayectos predominantes” y posibles nudos problemáticos.
    • Un análisis de la situación actual de los alumnos no re-inscriptos en el ICB.
    • Un diagnóstico que permita la detección de variables sobre las cuales habrá que actuar en un nivel institucional para modificar la situación de demora, bajo rendimiento y abandono.
    • Un informe sobre los principales ámbitos de inserción laboral, reconociendo sus mecanismos y modalidades.
    • Un informe preliminar sobre las trayectorias profesionales de los graduados del ICB.
    Descripción

    El presente proyecto se enfoca en conocer las trayectorias académicas de los estudiantes del Instituto de Ciencias Básicas (ICB – UNCUYO) y los factores que inciden en su rendimiento universitario y en su egreso e inserción laboral.

    Existen algunos trabajos que abordan la problemática del retardo en las trayectorias académicas en distintas carreras de la UNCUYO.  El Instituto de Ciencias Básicas (la unidad académica más joven de la UNCuyo) comenzó a brindar formación de grado en el año 2005, por lo que sus 8 carreras no fueron contempladas en las mencionadas investigaciones. En este sentido, resulta valioso realizar un estudio de similares características en el ICB, el cual permitirá profundizar sobre las causas que inciden en el rendimiento universitario y la demora para la finalización de los estudios, analizando las características específicas que presenta la enseñanza de las ciencias exactas y naturales.

    Otra problemática de amplio interés en la investigación sobre educación universitaria es la inserción laboral de los graduados, en ese sentido, este estudio permitirá actualizar y aplicar las líneas de trabajo desarrolladas a las carreras de ciencias básicas, obteniendo resultados específicos que sirvan para el desarrollo de estrategias de intervención vinculadas a la igualdad de oportunidades en el ingreso, permanencia y egreso.

    Transferencia

    Se proponen como vías de transferencias: la publicación de los resultados de la investigación y la comunicación de los mismos en congresos y jornadas.

    Se elaborará un informe con los resultados obtenidos en la presente investigación que servirá como insumo para la toma de decisiones tendientes a la optimización de la organización curricular, gestión institucional y estrategias de intervención para la mejora del rendimiento de los estudiantes y de su egreso.

    La beneficiaria directa de la investigación es la propia Unidad Académica, en las siguientes áreas: formación académica, graduados, posgrado y extensión. También se beneficiarán los estudiantes que estén cursando el grado en las diversas carreras. Asimismo se considera que los resultados obtenidos beneficiarán al sistema de educación superior en general.

    Inglés

    The present study intends to comprehend the academic career of students at the Instituto de Ciencias Básicas (ICB – UNCUYO) and the factors that affect their performance and their employability.

    Some research has been carried out related to the delay in students’ academic career at different faculties of the UNCUYO.  The ICB – UNCUYO began functioning as an Academic Unit in 2005, which is why its eight undergraduate studies did not participate of that research.  Hence, it is of great relevance to carry out a similar study at this institution, which will allow to fully understand the causes that affect academic performance and the delay in the culmination of the undergraduate studies in Basic Sciences, analyzing the specific characteristics that the teaching/learning process of theses sciences present.

    Another problematic issue that has gained importance in Educational Research is the employability of university graduates.  In this aspect, the present study will contribute to the updating and application of different lines of work, oriented towards the development of strategies for intervention related to equal opportunities during the admission, permanence and graduation.

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: Instituto de Histología y Embriología M011

    Development of a molecular technique for detection of WT1 gene aberrant methylation as putative breast cancer epigenetic biomarker

    Director: Sergio, Laurito | CoDirector: Maria, Roqué

    Palabras clave: epigenética, marcador tumoral, cáncer, ADN

    Objetivos
    • Optimizar la detección de la metilación del dinucleótido CpG -411pb de WT1 mediante la estrategia de BSS-MLPA en líneas  celulares tumorales con WT1 metilado y no metilado.

    • Aplicar esta estrategia sobre muestras de sangre de pacientes oncológicas con el fin de confirmar la factibilidad de esta técnica como sistema de detección no invasivo de cáncer de mama.

    Resultados esperados

    Durante el desarrollo de este proyecto esperamos poner a punto y optimizar la técnica BSS-MLPA con el fin de detectar el estado de metilación de la isla -411 pb de WT1 en líneas celulare. A partir de este primer resultado, la expectativa estará dirigida a detectar esta alteración en muestras sangre de pacientes oncológicas, las cuales deberían presentar ADN tumoral circulante en sangre, y por consiguiente, ADN con la isla -411 del gen WT1 en su estado metilado.

    Descripción

    El cáncer de mayor incidencia en mujeres es el de mama con una tasa de 74 casos por cada 100.000 mujeres. Los adelantos en el diagnóstico y tratamiento destacan la importancia de la detección precoz. Para cáncer de mama, la detección temprana está basada hoy en mamografía bilateral y examen clínico mamario. El autoexamen mamario por sí solo ha demostrado no reducir el número de muertes de cáncer de mama. Si bien existen datos moleculares que permiten evaluar el pronóstico de la enfermedad, aun no hay ensayos en sangre disponibles. Se hace indispensable entonces que desde la investigación y el desarrollo se aporte a sistemas de detección temprana de la enfermedad, a  través del hallazgo de biomarcadores.

    Las alteraciones epigenéticas son frecuentes en el desarrollo de procesos tumorales, de las cuales, la metilación de citosinas pertenecientes a dinucleótidos CpG son las más frecuentes.El estudio de biomarcadores oncológicos basados en la metilación aberrante del ADN pueden aportar a 3 áreas de la oncología clínica: a la detección del cáncer (marcador diagnóstico), al pronóstico de la enfermedad (marcador pronóstico) y a la predicción de la respuesta al tratamiento (marcador predictivo).  Frente a esta situación, proponemos el diseño de una estrategia que permita la detección del estado de metilación de la isla CpG -411 del gen WT1 (que se encuentra metilada con alta frecuencia en tumores mamarios) en ADN tumoral circulante en sangre de pacientes oncológicas. 

    Transferencia

    Médicos oncólogos, médicos clínicos y pacientes.

    Inglés

    Higher cancer incidence in women is breast cancer with a rate of 74 cases per 100,000 women. Advances in the diagnosis and treatment highlights the importance of early detection. For breast cancer, early detection actually is based on bilateral mammography and clinical breast examination. Breast self-examination alone has been shown not to reduce the number of breast cancer deaths. Despita molecular data exist to assess the prognosis of the disease; There are no blood molecular tests available yet. It is essential then that from research and development systems that contribute to early detection of disease through the discovery of biomarkers.

    Epigenetic alterations are common in the development of tumor processes, and the major of them is methylation of cytosine belonging to CpG dinucleotides. Cancer biomarkers study based on aberrant DNA methylation can provide to  3 areas of Clinical Oncology :  cancer detection (diagnostic markers), prognosis of the disease (prognostic marker) and the prediction of response to therapy (predictive marker). Given this situation, we propose the design of a strategy for the detection of the methylation status of CpG island WT1 gene -411 (which is methylated with high frequency in breast tumors) in circulating tumor DNA derived from blood of oncological patients

  • Convocatoria 2013 | Instituto de Ciencias Básicas: M014

    Absorption of simple and complex molecules on glass surfaces: first principle calculations.

    Director: matias , nuñez | CoDirector: miguel oscar, prado

    Palabras clave: vidrio, cristobalita, microesferas, dft, simulaciones

    Objetivos

    Desarrollo  y aplicación de técnicas de cálculo computacional de primeros principios, basadas en la Teoría del Funcional de Densidad (DFT) y nuevas técnicas computacionales para obtener las funciones de Wannier máximamente localizadas (MLWF) para el estudio de materiales cristalinos y amorfos, de sus superficies y de la interacción de las mismas con grupos químicos o moléculas.

    - Incorporación de la capacidad de cálculos ab-initio para guiar el desarrollo experimental de vidrios y cerámicos con superficies funcionalizadas útiles para radio y quimioterapias, dicha funcionalización permitirá entre otras cosas adherir sobre las mismas moléculas con propiedades específicas. Se espera generar   1 trabajo científico en revista internacional con referato.

    -Estudio de la interacción de CsCl con superficies vítreas.  Adsorción y desorción.

    -Estudio de la adherencia de moléculas azul de metileno y amarillo de eosina, usadas experimentalmente en el laboratorio.

    -Estudio de las propiedades de adsorción en función de las propiedades de la superficies, diferencias entre superficies cristalinas de SiO2 y superficies amorfas.

    -Superficies de SiO2 cristalino con impurezas de átomos de Al, efectos en las energías de Adsorcion.

    -Interacciones entre  moléculas de interés  medicinal (a definir) y superficies vítreas que determinan su grado de adherencia.
    -Analizar las propiedades de polarización de los sistemas compuestos superficie-molécula y explorar la posibilidad de funcionalizar la superficie usando materiales con propiedades ferroeléctricas.
    - funcionalización de  superficies  con  grupos aminos: estudiar teóricamente la estabilidad de dichos grupos en la superficie. . Estudiar la disposición espacial de estos grupos en función del pH.
    - Funcionalización de la superficie del material mediante un cambio controlado del medio. En particular se estudiará el efecto del Ph en la polaridad de la superficie del material, el exceso de carga positiva o negativa generado en los grupos funcionales anclados en la superficie,  puede controlarse modificando   el Ph del medio en el cual está inmerso. Estudio de las dificultades técnicas en esta clase de simulaciones debido a tener celdas unidad cargadas eléctricamente.
    -Entender en forma teórica y mediante simulaciones clásicas y de primeros principios que parámetros o propiedades del sistema compuesto superficie-molécula pueden ser variados para obtener grados arbitrarios de adherencia.
     

    Resultados esperados

    Se espera producir resultados que lleven a la presentación de los mismos en revistas de referato internacional y en congresos nacionales e internacionales. 

    Descripción

     

    Desarrollo y aplicación de técnicas de cálculo computacional de primeros principios, basadas en  la Teoría del Funcional de Densidad (DFT) para el estudio  de la sorcion de moléculas simples y complejas  sobre superficies de SiO2. Correlación de las simulaciones con desarrollos experimentales así como incorporación de los mismo para  guiar el desarrollo experimental de vidrios y cerámicos  con superficies funcionalizadas  para uso médico.

    Transferencia

    Insituto de Ciencias Basicas

    Materiales Nucleares, Centro Atomico Bariloche

    Inglés

     

     The adherence of complex and simple molecules will be studied from first principles. A correlation with experimental results will be analyzed in hope that the results will aid to the development of functional SiO surfaces that are produced in the shape of microspheres  at the Centro Atomico Bariloche in the division of Materiales Nucleares. “Model molecules” like methylene blue and eosine Y (¨positive¨ and ¨negatively¨ charged respectively) to glass surfaces will be  studied as well as other complex molecules of experimental interest. The  quantum nature of the electronic charge transfer between the surface and the molecules will be studied. 

Proyectos de la Facultad