Estudio de propiedades físicoquímicas de matrices de hidrogel y de su interacción con biomoléculas para el desarrollo de biosensores

Tesis (Doctor en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2018I. CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN 12 II. CAPÍTULO II: FUNDAMENTOS TEÓRICOS 18 II.1 BIOSENSORES 18 II.1.1 BIOSENSORES AMPEROMÉTRICOS ENZIMÁTICOS 19 II.2 INMOVILIZACIÓN DE ENZIMAS 25 II.2.1 TIPOS DE INMOVILIZACIÓN 26 Atrapamiento 27 Encapsulamiento 27 Adsorción 27 Unión covalente 28 II.2.2 GRUPOS FUNCIONALES EN LAS ENZIMAS 28 Cadenas laterales de aminoácidos 29 Grupos funcionales sintéticos 29 II.2.3 MATERIALES DE SOPORTE 30 II.3 EFECTO DE LA INMOVILIZACIÓN SOBRE LA ACTIVIDAD DE LA ENZIMA 31 II.3.1 EFECTO DEL MICROAMBIENTE 31 Efecto de la partición 32 Efecto de la difusión 33 II.3.2 EFECTO SOBRE LA ENZIMA 34 II.4 BIOSENSORES DESARROLLADOS EN ESTA TESIS 35 II.4.1 ANTECEDENTES DE BIOSENSORES CON GLUCOSA OXIDASA 36 II.4.2 ANTECEDENTES DE BIOSENSORES CON LACASA 38 II.5 CARACTERÍSTICAS DE LAS ENZIMAS UTILIZADAS 42 II.5.1 MECANISMOS ENZIMÁTICOS 42 Reacciones de sustrato único: Mecanismo de Michaelis – Menten 43 Mecanismo de ping pong para las enzimas rédox 46 II.5.2 GLUCOSA OXIDASA (EC 1.1.3.4) 48 II.5.3 LACASA (EC 1.10.3.2) 50 8 II.6 CARACTERÍSTICAS DE LOS COMPONENTES DEL SOPORTE DE INMOVILIZACIÓN 52 II.6.1 HIDROGELES: ESTRUCTURA Y PROPIEDADES 53 II.6.2 POLÍMEROS UTILIZADOS COMO SOPORTE ENZIMÁTICO 56 Mucina 56 Albúmina 58 Quitosán 60 Mezclas entrecruzadas con glutaraldehído 63 III. CAPÍTULO III: FUNDAMENTOS METODOLÓGICOS 66 III.1 TÉCNICAS ELECTROQUÍMICAS 66 III.1.1 CRONOAMPEROMETRÍA 68 III.2 ECUACIONES PARA SIMULAR LA RESPUESTA DEL BIOSENSOR DE GOX 73 Modelo matemático 74 III.3 MEDICIONES REOLÓGICAS 77 Sólidos ideales 78 Líquidos ideales 80 Materiales viscoelásticos 81 III.3.1 REOLOGÍA 81 III.4 HINCHAMIENTO 85 III.5 TRANSPORTE DE SOLUTOS A TRAVÉS DE LA MATRIZ POLIMÉRICA 87 IV. CAPÍTULO IV: MATERIALES Y MÉTODOS EXPERIMENTALES 90 IV.1 PREPARACIÓN DE SOLUCIONES Y MATERIALES 90 Soluciones buffer 90 Soluciones enzimáticas 91 Soluciones estándares de analito 91 Solución de entrecruzante 92 Preparación de los polímeros 92 IV.2 PREPARACIÓN DE ELECTRODOS ENZIMÁTICOS Y DISEÑO EXPERIMENTAL 92 Electrodos 94 Membranas permeoselectivas 94 9 IV.2.1 MATRIZ ENZIMÁTICA DE GLUCOSA 95 IV.2.2 MATRIZ ENZIMÁTICA DE LACASA 95 IV.2.3 PREPARACIÓN DE LOS ELECTRODOS ENZIMÁTICOS 95 IV.3 DETERMINACIONES REALIZADAS POR CRONOAMPEROMETRÍA 97 IV.3.1 CURVAS DE CALIBRACIÓN 97 IV.3.2 EFECTO DEL PH 97 IV.3.3 EVALUACIÓN DE LA ESTABILIDAD 97 IV.3.4 MEDIDAS EN SUERO SANGUÍNEO Y ENSAYO DE RECUPERACIÓN 98 IV.4 ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS 99 IV.4.1 ÍNDICE DE HINCHAMIENTO 99 IV.4.2 COEFICIENTE DE PARTICIÓN 100 IV.4.3 COEFICIENTE DE DIFUSIÓN 100 IV.4.4 PERMEABILIDAD 102 IV.4.5 REOLOGÍA 103 V. CAPÍTULO V: RESULTADOS Y DISCUSIÓN 104 V.1 DESARROLLO DEL BIOSENSOR PARA LA DETERMINACIÓN DE GLUCOSA 104 V.1.1 EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN DE ENTRECRUZANTE 104 V.1.2 EFECTO DE LA COMPOSICIÓN DE LA MATRIZ 107 Evaluación del intervalo lineal de la respuesta 109 Selección de la matriz para desarrollo analítico 111 V.1.3 EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN DE LA ENZIMA 112 V.1.4 PROPIEDADES ANALÍTICAS 116 Reproducibilidad de sensor a sensor 116 Límite de detección e intervalo lineal 117 V.1.5 ESTABILIDAD DEL BIOSENSOR DE GLUCOSA 119 Diferencia en el tiempo de respuesta de acuerdo a la forma de almacenamiento 125 V.1.6 ANÁLISIS DE MUESTRAS REALES 131 V.2 DESARROLLO DEL BIOSENSOR PARA LA DETERMINACIÓN DE CATECOL 132 V.2.1 EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN DE ENTRECRUZANTE 133 V.2.2 EFECTO DE LA COMPOSICIÓN DE LA MATRIZ 135 10 Evaluación del intervalo lineal de la respuesta 137 Selección de la matriz óptima para el desarrollo analítico 139 V.2.3 EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN DE LAC 139 V.2.4 EFECTO DE LA VARIACIÓN DEL PH DE LA SOLUCIÓN 141 V.2.5 PROPIEDADES ANALÍTICAS 142 Reproducibilidad de sensor a sensor 143 Límite de detección e intervalo lineal 144 V.2.6 ESTABILIDAD DEL BIOSENSOR DE CATECOL 145 V.3 DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS FISICOQUÍMICOS DE LAS MATRICES POLIMÉRICAS 147 V.3.1 DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE HINCHAMIENTO 148 V.3.2 COEFICIENTE DE PARTICIÓN DEL SOLUTO 150 V.3.3 ANÁLISIS DEL COEFICIENTE DE DIFUSIÓN 151 V.3.4 PERMEABILIDAD 153 V.3.5 PROPIEDADES REOLÓGICAS DE LAS MEZCLAS DE POLÍMEROS 154 Mezcla de mucina y albúmina 154 Mezcla de mucina y quitosán 157 Parámetros fisicoquímicos en función de propiedades reológicas 160 V.4 PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS Y DESEMPEÑO ANALÍTICO 162 V.4.1 BIOSENSOR DE GOX 163 V.4.2 BIOSENSOR DE LAC 167 V.5 SENSORES DE GLUCOSA, CATECOL, LACTATO Y OXALATO 171 VI. CONCLUSIONES GENERALES 178 VII. BIBLIOGRAFÍA 1842020-12-31Colombo, Lucas. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.Garay, Fernando Sebastian. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Fisicoquímica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Fisicoquímica de Córdoba; Argentina.Baruzzi, Ana María. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Fisicoquímica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Fisicoquímica de Córdoba; Argentina.Fanani, María Laura. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina.Lacconi, Gabriela Ines. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Fisicoquímica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Fisicoquímica de Córdoba; Argentina.Madrid, Rossana Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. lnstituto Superior de Investigaciones Biológicas; Argentina

O Brasil na governança da internet : uma análise dos debates e do posicionamento diplomático

A difusão global da Internet e a diversidade de partes interessadas impulsionou a relevância do estudo da sua governança nas últimas décadas. Desde atores tradicionais, como os Estados, até participantes com menos força política em discussões internacionais têm agido ativamente dos organismos multistakeholder e estão moldando a forma com que interagimos no ciberespaço moderno. Com a crescente indissociação dos mundos online e offline, é fundamental que qualquer ator interessado em manter ou adquirir relevância desenvolva as competências necessárias para suceder neste novo cenário. Este trabalho busca resgatar as principais definições sobre o debate da governança da Internet, de modo a elencar o progresso dos conceitos e teorias que trouxeram-nos ao momento atual. Em paralelo, busca-se entender a evolução das políticas que moldaram a governança da Internet no Brasil, a fim de compreender as estruturas que o capacitaram a assumir o protagonismo internacional recaído sobre o país durante o evento histórico do Caso Snowden.The global diffusion of the Internet and the diversity of stakeholders has boosted the relevance of its governance research in recent decades. Both traditional actors, such as States, and participants with less political force in international discussions have actively engaged in multistakeholder bodies and are shaping the way we interact in modern cyberspace. With the growing integration of the online and offline worlds, it is essential that any actor interested in maintaining or acquiring relevance develops the necessary skills to succeed in this new scenario. This work seeks to retrieve the main definitions of Internet governance debate, in order to list the progress of the concepts and theories that brought us to this moment. At the same time, it seeks to understand the evolution of policies that shaped Internet governance in Brazil, in order to comprehend the structures that enabled it to assume a leading international role during the historic event of the Snowden Affair

Benchmarking of CFD Modelling Closures for Two-Phase Turbulent Bubbly Flows

Eulerian-Eulerian computational fluid dynamic models are used in the prediction of multiphase gas-liquid flows in nuclear reactor thermal hydraulics and in many other chemical and process engineering applications. The modelling approach, based on the concept of interpenetrating continua, allows the calculation of complex and large-scale industrial flows with a relatively limited computational load. However, interfacial transfer processes need to be entirely modelled through numerous closure relations. A large number of different optimized closure sets are available, each often showing remarkable accuracy, but generally only over a few experimental data sets. This specificity makes it difficult to compare the overall accuracy of the models and obstructs the development of more general and robust approaches. In this paper, the bubbly flow models developed at the University of Leeds and the Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf are benchmarked against relevant experiments. These two research groups follow a similar modelling approach, aimed at identifying a single universal set of widely applicable closures. The models, implemented respectively in Star-CCM+ and CFX, are applied to a large selection of bubbly flows in different geometries. The main focus is on the momentum transfer, mainly responsible for the lateral bubble distribution in any flow, and on turbulence closures. Therefore, monodispersed bubbly flows that can be effectively characterized with a single average bubble diameter are selected. Overall, the models are found to be generally reliable and robust, and additional developments towards further improved accuracy, increased generality and the definition of a common unified set of model closures are identified. In future, additional benchmark exercises of this kind will be performed, and potentially the definition of proven sets of reference experiments will be recommended

An energy-momentum method for ordinary differential equations with an underlying kk-polysymplectic manifold

This work presents a comprehensive review of the $k$-polysymplectic Marsden-Weinstein reduction theory, rectifying prior errors and inaccuracies in the literature while introducing novel findings. It also emphasises the genuine practical significance of seemingly minor technical details. On this basis, we introduce a novel $k$-polysymplectic energy-momentum method, new related stability analysis techniques, and apply them to Hamiltonian systems of ordinary differential equations relative to a $k$-polysymplectic manifold. We provide detailed examples of both physical and mathematical significance, including the study of complex Schwarz equations related to the Schwarz derivative, a series of isotropic oscillators, integrable Hamiltonian systems, quantum oscillators with dissipation, affine systems of differential equations, and polynomial dynamical systems.Comment: 40 page

La integración en América Latina frente a la Crisis Global: desafíos y perspectivas para el Banco del Sur

La vigente crisis internacional que en sus inicios se remite a una crisis financiera (la crisis de las hipotecas subprime) derivó en una crisis económica, que al mismo tiempo se encuentra interconectada a la crisis alimentaria, ecológica y climática, institucional, de gobernabilidad y de civilización, conformando así una Crisis global. Si bien el epicentro de la crisis se encuentra en los países centrales (primero en los Estados Unidos para luego extenderse a la Unión Europea, principalmente a la zona Euro y la periferia europea), los países de América Latina y el Caribe no se han visto ajenos a las consecuencias de la misma. En el marco de los procesos de integración regional, desde Nuestra América se postulan diferentes iniciativas para enfrentar a la crisis internacional. Una de ellas, el Banco del Sur. En el presente trabajo se plantea realizar un abordaje integral sobre la iniciativa regional desde la perspectiva de las Relaciones Internacionales. En este sentido, primero se estudia el Banco como propuesta regional (la Nueva Arquitectura Financiera Regional) en el marco de la crisis global, identificando los debates y propuestas esgrimidos en distintas instancias de la política internacional; luego se identifican los diferentes aspectos económicos, político y sociales que inciden en la propuesta; y finalmente se realiza un análisis sobre el desarrollo del Banco del Sur, considerando el diseño de la institución como banco de desarrollo, y los debates y propuestas incluidas en su elaboración

Language specificity of lexical-phonological therapy in bilingual aphasia: A clinical and electrophysiological study

Based on findings for overlapping representations of bilingual people's first (L1) and second (L2) languages, unilingual therapies of bilingual aphasia have been proposed to benefit the untrained language. However, the generalisation patterns of intra- and cross-language and phonological therapy and their neural bases remain unclear. We tested whether the effects of an intensive lexical-phonological training (LPT) in L2 transferred to L1 word production in a Persian-French bilingual stroke patient with Broca's aphasia. Language performance was assessed using the Bilingual Aphasia Test, a 144-item picture naming (PN) task and a word–picture verification (WPV) task. Electroencephalography (EEG) was recorded during PN and WPV in both languages before and after an LPT in French on a wordlist from the PN task. After the therapy, naming improved only for the treated L2 items. The naming performance improved neither in the untrained L2 items nor in the corresponding items in L1. EEG analyses revealed a Language x Session topographic interaction at 540 ms post-stimulus, driven by a modification of the electrophysiological response to the treated L2 but not L1 items. These results indicate that LPT modified the brain networks engaged in the phonological-phonetic processing during naming only in the trained language for the trained items

Tetrazolium salts and formazan products in cell biology: viability assessment, fluorescence imaging, and labeling perspectives

For many years various tetrazolium salts and their formazan products have been employed in histochemistry and for assessing cell viability. For the latter application, the most widely used are 3-(4,5-dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide (MTT), and 5-cyano-2,3-di-(p-tolyl)-tetrazolium chloride (CTC) for viability assays of eukaryotic cells and bacteria, respectively. In these cases, the nicotinamide-adenine-dinucleotide (NAD(P)H) coenzyme and dehydrogenases from metabolically active cells reduce tetrazolium salts to strongly colored and lipophilic formazan products, which are then quantified by absorbance (MTT) or fluorescence (CTC). More recently, certain sulfonated tetrazolium, which give rise to water-soluble formazans, have also proved useful for cytotoxicity assays. We describe several aspects of the application of tetrazolium salts and formazans in biomedical cell biology research, mainly regarding formazan-based colorimetric assays, cellular reduction of MTT, and localization and fluorescence of the MTT formazan in lipidic cell structures. In addition, some pharmacological and labeling perspectives of these compounds are also described

Polar Coordinate Farm Bot Final Project Report

FarmBot Inc. is a local startup that is advancing precision agriculture through automation and open source technology. The original FarmBot model, FarmBot Genesis, operates over a rectangular area of 3 x 1.5 meters. It plants, waters, weeds and grows produce autonomously using CNC technology. Our project sponsor and inventor of FarmBot, Rory Aronson, tasked our team with developing and testing a polar coordinate farmbot capable of performing on par with the Cartesian farmbot in growing a circular vegetable garden in a user’s backyard. A successful project was defined by meeting specific customer requirements and engineering specifications predetermined and discussed with our sponsor. The customer requirements include: a central pivot, accurate planting, scalable farming area, off the shelf parts, and easy customization by the user. Some of the most important polar farmbot engineering specifications include a minimum farmable area of 4.5 m2 , maximum cost of $2200, rotational range of at least 360 degrees, and an average velocity of .5 meters per second