Preparación y evaluación de materiales híbridos con potencial actividad biológica y catalítica

En el presente trabajo de investigación se aborda un trabajo interdisciplinario entre diferentes áreas tanto como físicoquímica, biológica y catálisis. En la primera parte se describen los soportes estudiados, del tipo aluminosilicatos tales como Zeolitas, Montmorillonitas, natural y sintéticas (K10 y K30) los cuales, fueron modificados con soluciones ácidas y básicas y también con tratamientos térmicos. Es conocido el hecho que la técnica de caracterización para estos soportes, la que mayor información aporta desde el punto de vista estructural es la sorción de nitrógeno y por tanto, la más utilizada. Es por ello, que en este Trabajo se realizaron aportes a está técnica, en la búsqueda de la isoterma más adecuada para la descripción de cada una de las muestras y la implementación de modelos como el de Villoroel, Barrera y Sapag (VBS) para la caracterización de poros de las muestras. Con miras en mejorar la descripción que aporta la técnica de sorción de nitrógeno,la isoterma tipo Brunauer, Emmett y Teller (BET) es la más utilizada y no siempre describe adecuadamente los valores experimentales. Por otra parte, siendo el equipamiento utilizado muy costoso y poco versátil, en este Trabajo, se plantea la técnica de DLS (Dynamic Laser Speckle) como una herramienta complementaria para la caracterización de los materiales utilizados como soporte, técnica en la cual se plantean modelos que permiten describir la evolución de la absorción en función del tiempo. En segunda instancia se estudiaron compuestos de coordinación con un ligando de interés biológico como la Sulfametazina y con metales de transición como Cobalto (II), Níquel (II), Cobre (II) y Zinc (II). Se estudió además, el efecto del agregado de un ligando auxiliar, como la 2,2$^{\prime}$-Bipiridina (Bpy) para la obtención de complejos ternarios y con los mismos metales. Los complejos, tanto los binarios como los ternarios, fueron caracterizados desde el punto de vista físico-químico y biológico, en particular sus propiedades antibacterianas. Respecto a los ensayos biológicos realizados para todos los compuestos de coordinación estudiados, el complejo binario de Co (II) fue el que mostró una mejor actividad antibacteriana \textit{in vitro} con efecto bactericida en relación a los halos de inhibición. Con base a los resultados obtenidos, en la primera y segunda parte de este trabajo de tesis, se llevó a cabo el estudio del efecto del anclaje de los compuestos de coordinación en los diferentes soportes, obteniendo lo que denominaremos materiales híbridos, con la idea de contribuir al estudio fisicoquímico y biológico de los mismos y un eventual estudio catalítico. Basados en los buenos resultados en la obtención de materiales híbridos y en la importancia de la reacción selectiva de hidrogenación de acetofenona, se estudio esta reacción utilizando catalizadores monometálicos a base de níquel (NO_3).6H_2O (nitrato de níquel) soportado sobre cuatro muestras de la zeolita (evaluación de la influencia del soporte en el rendimiento catalítico) y utilizando un catalizador bimetálico que se obtuvo utilizando el complejo binario de cobalto soportado sobre la montmorillonita natural y posteriormente modificado por el nitrato de níquel. Para mejorar la descripción de las propiedades de los catalizadores, se aplicaron las técnicas de titulación con n-butilamina y reducción por temperatura programada, donde la primera permitió determinar la acidez de las muestras a partir de modelos planteados para su descripción y la segunda permitió determinar temperaturas de reducción y energías de ligaduras. Para lograr este ultimo objetivo se desarrollaron cálculos utilizando el modelo de orden n de Avrami-Erofeev. Finalmente para ampliar el alcance de la técnica DLS como complementaria y determinar la superficie específica se estudia esta técnica en diversas muestras. Es en este sentido, se describen las curvas de calibración de las zeolitas, arcillas, alúminas y sílices. Estas curvas permiten determinar la superficie específica de una muestra utilizando el tiempo característico, el cual es medido utilizando la técnica DLS. La superficie específica puede ser la de la isoterma BET o la que resulta ser la más adecuada para cada tipo de muestra.Facultad de Ciencias Exacta

Hydro-Adsorption Study by Dynamic Laser Speckle of Natural Zeolite for Adsorbent and Fertilizer Applications

The dynamic behavior caused by hydro-adsorption process of materials based on a rich mineral clinoptilolite together with their acidic, basic and calcinated forms has been studied by the dynamic laser speckle (DLS) technique. We propose a modified Peleg’s equation to improve fitting of DLS data. Textural (BET), structural (XRD) and spectroscopic (FTIR) properties were also studied and compared. We demonstrated that DLS was the most sensitive, simple and inexpensive method for comparing the performance of adsorptive materials with slightly modified surfaces. It also allowed the correlation with physicochemical properties.Facultad de Ciencias Exacta

Hydro-Adsorption Study by Dynamic Laser Speckle of Natural Zeolite for Adsorbent and Fertilizer Applications

The dynamic behavior caused by hydro-adsorption process of materials based on a rich mineral clinoptilolite together with their acidic, basic and calcinated forms has been studied by the dynamic laser speckle (DLS) technique. We propose a modified Peleg’s equation to improve fitting of DLS data. Textural (BET), structural (XRD) and spectroscopic (FTIR) properties were also studied and compared. We demonstrated that DLS was the most sensitive, simple and inexpensive method for comparing the performance of adsorptive materials with slightly modified surfaces. It also allowed the correlation with physicochemical properties.Facultad de Ciencias Exacta

Preparación y estudio estructural de complejos metálicos con sulfametazina como ligando

La sulfametazina (SMT) (4-amino-N[4,6-dimethyl-2-pyrimidinyl] es un antimicrobiano utilizado en veterinaria y de amplio espectro incluido dentro del grupo de las sulfas absorbibles. Esta familia de compuestos presentan un amplio espectro de acción, afectando a distintos microorganismos: bacterias Gram positivas y Gram negativas, entre otras. Por otra parte, la síntesis de compuestos de coordinación, usando como ligandos compuestos con átomos de nitrógeno como donores de electrones ha recibido un creciente interés en los últimos años debido a la posibilidad de emplearlos como catalizadores en reacciones de oxidación o en la simulación de procesos catalizados de interés biológico. En este trabajo se describe la preparación de complejos binarios de Co y Zn relación estequiométrica 2:1 (L:M) y complejos ternarios de Ni, Co, Cu y Zn con 2,2 como ligando auxiliar en relación estequiométrica 2:1:1 (L1:M:L2) y Difracción de DRX de monocristales. Con esta última técnica, se pudo determinar que todos los complejos resultaron ser isoestructurales, cristalizando en el sistema monoclínico, grupo espacial P21/c, de fórmula general 2 2. Se estudió además su comportamiento termogravimétrico y se realizaron ensayos biológicos de actividad antibacteriana con diferentes bacterias, tales como Bacillus cereus, Kocuria rhizophila sp, Escherichia coli y Pseudomonas sp.Centro de Investigación y Desarrollo en Tecnología de Pintura

Dynamic Laser Speckle Technique as an alternative tool to determine hygroscopic capacity and specific surface area of microporous zeolites

Adsorption phenomena have several technological applications such as desiccants, catalysts, separation of gases, etc. Their uses depend on the textural properties of the solid adsorbent and the type of the adsorbed liquid or gas. Therefore, it is important to determine these properties. The most common measurement methods are physicochemical based on adsorption of N2 to determine the surface area and the distribution of pores size. However these techniques present certain limitations for microporous materials. In this paper we propose the use of the Dynamic Laser Speckle (DLS) technique to measure the hygroscopic capacity of a microporous natural zeolite and their modi ed forms. This new approach based on the adsorption of water by solids allows determine their speci c surface area (S). To test the DLS results, we compared the obtained S values to those calculated by different conventional isotherms using the N2 adsorption-desorption method.Centro de Investigación y Desarrollo en Ciencias AplicadasCentro de Química InorgánicaCentro de Investigaciones ÓpticasUnidad de Investigación y Desarrollo OptimoComisión de Investigaciones Científicas de la provincia de Buenos Aire

Preparación y estudio estructural de complejos metálicos con sulfametazina como ligando

La sulfametazina (SMT) (4-amino-N[4,6-dimethyl-2-pyrimidinyl] es un antimicrobiano utilizado en veterinaria y de amplio espectro incluido dentro del grupo de las sulfas absorbibles. Esta familia de compuestos presentan un amplio espectro de acción, afectando a distintos microorganismos: bacterias Gram positivas y Gram negativas, entre otras. Por otra parte, la síntesis de compuestos de coordinación, usando como ligandos compuestos con átomos de nitrógeno como donores de electrones ha recibido un creciente interés en los últimos años debido a la posibilidad de emplearlos como catalizadores en reacciones de oxidación o en la simulación de procesos catalizados de interés biológico. En este trabajo se describe la preparación de complejos binarios de Co y Zn relación estequiométrica 2:1 (L:M) y complejos ternarios de Ni, Co, Cu y Zn con 2,2 como ligando auxiliar en relación estequiométrica 2:1:1 (L1:M:L2) y Difracción de DRX de monocristales. Con esta última técnica, se pudo determinar que todos los complejos resultaron ser isoestructurales, cristalizando en el sistema monoclínico, grupo espacial P21/c, de fórmula general 2 2. Se estudió además su comportamiento termogravimétrico y se realizaron ensayos biológicos de actividad antibacteriana con diferentes bacterias, tales como Bacillus cereus, Kocuria rhizophila sp, Escherichia coli y Pseudomonas sp.Centro de Investigación y Desarrollo en Tecnología de Pintura

Preparación y estudio estructural de complejos metálicos con sulfametazina como ligando

La sulfametazina (SMT) (4-amino-N[4,6-dimethyl-2-pyrimidinyl] es un antimicrobiano utilizado en veterinaria y de amplio espectro incluido dentro del grupo de las sulfas absorbibles. Esta familia de compuestos presentan un amplio espectro de acción, afectando a distintos microorganismos: bacterias Gram positivas y Gram negativas, entre otras. Por otra parte, la síntesis de compuestos de coordinación, usando como ligandos compuestos con átomos de nitrógeno como donores de electrones ha recibido un creciente interés en los últimos años debido a la posibilidad de emplearlos como catalizadores en reacciones de oxidación o en la simulación de procesos catalizados de interés biológico. En este trabajo se describe la preparación de complejos binarios de Co y Zn relación estequiométrica 2:1 (L:M) y complejos ternarios de Ni, Co, Cu y Zn con 2,2 como ligando auxiliar en relación estequiométrica 2:1:1 (L1:M:L2) y Difracción de DRX de monocristales. Con esta última técnica, se pudo determinar que todos los complejos resultaron ser isoestructurales, cristalizando en el sistema monoclínico, grupo espacial P21/c, de fórmula general 2 2. Se estudió además su comportamiento termogravimétrico y se realizaron ensayos biológicos de actividad antibacteriana con diferentes bacterias, tales como Bacillus cereus, Kocuria rhizophila sp, Escherichia coli y Pseudomonas sp.Centro de Investigación y Desarrollo en Tecnología de Pintura

Copper complex with sulfamethazine and 2,2'-bipyridine supported on mesoporous silica microspheres improves its antitumor action toward human osteosarcoma cells: cyto- and genotoxic effects

Ideal drugs to cure cancer leave normal cells unharmed while selectively turning tumor cells unviable. Several copper complexes have been able to selectively slow down tumor proliferation. We hypothesized that Cu(smz)₂(bipy)H₂O (1)—a copper-complex that has two ligands capable of interacting with DNA—would outperform Cu(smz)₂(OH₂)₂H₂O (2), and also that supporting 1 on mesoporous silica spheres would decrease even further tumor cell viability in vitro. After exposing osteosarcoma cells (MG-63) and normal phenotype cells of bone origin (MC3T3-E1) to either complex, we studied their toxic effect and mechanisms of action. We determined cell viability (MTT assay) and quantified formation of reactive oxygen species (oxidation of DHR-123 to rhodamine). Moreover, we assessed genotoxicity from (i) formation of micronucleus (MN assay) and (ii) damage of DNA (Comet assay). After the exposure of 1 supported on silica spheres, we tested cell viability. Our results confirm our hypotheses: inhibition of tumor cells follows: supported 1 > dissolved 1 > 2. Future work that enhances the load of the complex exclusively in mesopores may improve the ability of 1 to further inhibit tumor cell viability.Facultad de Ciencias ExactasCentro de Química InorgánicaCentro de Tecnología de Recursos Minerales y Cerámic

Aplicación de laser Speckle dinámico en la caracterización de porcelanas electrotécnicas

Los materiales cerámicos tienen importantes aplicaciones en electricidad y electrónica (aisladores, capacitores, piezoeléctricos, medios magnéticos, sensores de semiconductores, superconductores de alta temperatura, etc.). Para evaluar su calidad y desempeño es indispensable caracterizar algunas propiedades de su microestructura. En lo que se refiere a porcelanas como materiales de soporte y aislación eléctrica, las propiedades texturales, como área superficial, porosimetría y la capacidad higroscópica son relevantes.Centro de Investigación y Desarrollo en Ciencias Aplicada

Aplicación de laser Speckle dinámico en la caracterización de porcelanas electrotécnicas

Los materiales cerámicos tienen importantes aplicaciones en electricidad y electrónica (aisladores, capacitores, piezoeléctricos, medios magnéticos, sensores de semiconductores, superconductores de alta temperatura, etc.). Para evaluar su calidad y desempeño es indispensable caracterizar algunas propiedades de su microestructura. En lo que se refiere a porcelanas como materiales de soporte y aislación eléctrica, las propiedades texturales, como área superficial, porosimetría y la capacidad higroscópica son relevantes.Centro de Investigación y Desarrollo en Ciencias Aplicada