Síntesis de materiales inorgánicos con porosidad controlada para la inmovilización de células. Aplicaciones en biorreactores

En este trabajo se describe la obtención y aplicación de materiales con actividad biológica, MABs, basados en la encapsulación de células eucariotas y organismos pluricelulares en matrices de sílica sintetizadas por sol-gel. Dada la importancia del contacto célula-célula y el crecimiento activo de las células encapsuladas para la aplicación a biorreactores, se diseñó una estrategia de síntesis en dos pasos, que involucra una inmovilización previa de los organismos en alginato de calcio. Este procedimiento posibilitó incorporar células muy sensibles y mantenerlas viables durante varios meses, aun aumentando la concentración de precursores hasta niveles de citotoxicidad para lograr buenas propiedades ópticas, mecánicas y de transporte. La capacidad de encapsulación con alta viabilidad se probó con diferentes microorganismos (B. subtilis, E. coli, S. cerevisae), algas (C. vulgaris), hongos (S. hirsutum) y con la línea BY2 de tabaco (N. tabacum) y tejido floemático de zanahoria (D. carota). En este último caso, se comprobó la eficacia del sistema para tiempos de operación de 6 meses. Las principales variables de síntesis involucradas en los dos pasos de la construcción de los MABs se analizaron en términos de biocompatibilidad, estrés celular, estabilidad mecánica, transporte de solutos y calidad óptica. Por último, se verificó la potencialidad de los MABs para la construcción de biorreactores modulares para dos casos particulares: (I) encapsulación de un hongo ligninolítico para la construcción de dispositivos de biorremediación y (II) encapsulación de un alga verde para la construcción de un foto-biorreactor.This work describes the synthesis and application of materials with biological activity, MABs, based on the encapsulation of eukaryotic cells and multicellular organisms in silica matrices synthesized by sol-gel. Considering the importance of cell-to-cell contact and active growth of the encapsulated cells for applications to bioreactors, a two-steps strategy of synthesis was designed, which involves a previous immobilization of the organisms in calcium alginate. This procedure made possible to incorporate very sensitive cells and to keep them viable for several months, even increasing the precursors' concentration up to citotoxicity levels appropriate to achieve good optical, mechanical and transport properties. The possibility of encapsulation with high viability was proved with different microorganisms (B. subtilis, E. coli, S. cerevisae), algae (C. vulgaris), fungi (S. hirsutum) and with tobacco BY2 line (N. tabacum) and carrot floem tissue (D. carota). In the latter case, the efficacy of the system was verified during a 6 months operation. The principal variables of synthesis involved in the two steps of the construction of MABs were analyzed in terms of biocompatibility, cellular stress, mechanical stability, transport of solutes and optical quality. Finally, the potentiality of application of MABs for the construction of modular bioreactors was verified for two particular cases: (I) encapsulation of ligninolytic fungi for the construction of devices of bioremediation and (II) encapsulation of green algae for the construction of a photo-bioreactor.Fil:Perullini, Ana Mercedes. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina

Co-encapsulation of Daphnia magna and microalgae in silica matrices, a stepping stone toward a portable microcosm

We report on the first silica encapsulation of a metazoan (Daphnia magna), with a high initial viability (96% of the population remained active 48 h after encapsulation). Moreover, the co-encapsulation of this crustacean and microalgae (Pseudokirchneriella subcapitata) was achieved, creating inside a silica monolith, the smallest microcosm developed to present. This artificial ecosystem in a greatly diminished scale isolated inside a silica nanoporous matrix could have applications in environmental monitoring, allowing ecotoxicity studies to be carried out in portable devices for on-line and in situ pollution level assessment.Fil: Perullini, Ana Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Orias, Frédéric. Université Claude Bernard Lyon 1; FranciaFil: Durrieu, Claude. Université Claude Bernard Lyon 1; FranciaFil: Jobbagy, Matias. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Aldabe, Sara Alfonsina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentin

A New Route to Obtain Perfluorodecalin Nanocapsules as An Oxygen Carrier in Cosmetic Formulations

The preparation of Perfluorodecalin (PFD) encapsulated silica nanocapsules via a two-step process method using a combination of emulsifiers ( Pluronic 127, purified Soy Lecithin and Polysorbate 80 ) to obtain first stabilized water nanoemulsions of PFD as a template, followed by ?in situ? precipitation of silica is demonstrated herein. Our method differs from previously published sol-gel processes starting from TEOS (Tetraethyl Orthosilicate) or TMOS (Tetramethyl Orthosilicate) because Sodium Silicate was used as departing material, hydrolyzed under strictly controlled conditions aswe describe in what follows. To obtain uniform sized nanocapsules we found essential to slow down the hydrolytic process, controlling the temperature, pH and ionic strength. Successful incorporation of PDF (20% wt) into the silica nanocapsule core was evident from EDAX analysis. Our aim was to propose PFD charged nano-silica carriers as a new approach to topical treatment of aging skin due to intrinsic instability of perfluorocarbon emulsions.Fil: Svarc, Federico. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; ArgentinaFil: Ranocchia, Romina Paola. Instituto de Análisis Fares Taie; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Perullini, Ana Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; ArgentinaFil: Jobbagy, Matias. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; ArgentinaFil: Aldabe, Sara Alfonsina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentin

Biopolymeric pellets of polyvinyl alcohol and alginate for the encapsulation of Ib-M6 peptide and its antimicrobial activity against E. coli

The encapsulation of Ib-M6 antibacterial peptide in pellets of polyvinyl alcohol (PVA) and polyvinyl alcohol-alginate (PVA-Alg) matrices was carried out in order to explore its controlled release and activity against Escherichia coli K-12. The pellets were obtained by combined ice segregation induced self-assembly (ISISA) and freezing-thawing methods and their microstructure was studied by scanning electron microscopy. Bromothymol blue was used as a model compound to study the transport mechanisms and release from pellets. The results show that there is a significant effect of the total concentration of PVA precursor solutions, the mass ratio of PVA of different molecular weights and the addition of alginate on the microstructure and transport properties of pellets. The antibacterial activity of Ib-M6 against Escherichia coli K-12 was not affected by the encapsulation in PVA pellets. However, the release of Ib-M6 from PVA-Alg pellets was not possible, probably due to the electrostatic interaction of positively charged Ib-M6 and negatively alginate structure. Nonetheless, the controlled release of Ib-M6 from polymeric matrices can be fitting by modifying parameters such as the concentration and type of polymer precursors.Fil: Flórez Castillo, J.M.. Universidad Industrial Santander; ColombiaFil: Ropero Vega, Jose Luis. Universidad de Santander; ColombiaFil: Perullini, Ana Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Jobbagy, Matias. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentin

A detailed microstructural and multiple responses analysis through blocking design to produce Ca(II)-alginate beads loaded with bioactive compounds extracted from by-products.

The aim of the present research was to optimize the generation of Ca(II)-alginate beads containing extracts from by-products using a blocking design, with a concomitant evaluation of the microstructural changes of the hydrogel network assessed by SAXS. Two main industrial parameters were used as variables: sodium-alginate and calcium-chloride concentrations. Multiple responses related to the loading efficiency of the bioactive compounds, their activity by two methods (ABTS and FRAP) and a macroscopic property (roundness) were analyzed through the experiment design. The blocking design was efficient compared to a randomized design as confirmed by F-value>1, highlighting the differences among the extracts. Besides, both synthesis variables significantly affected each response, showing the concentration of sodium alginate a higher impact. On the other hand, the extracts increased the interconnectivity of the rods (changing the fractal dimension from ∼1.80 to ∼2.10) due to the presence of trivalent cations since they induce a larger coordination of the network. The compactness and size of the rods and the characteristic size of the dimers were more influenced by the extracts than by the increase of alginate and calcium concentrations. The optimized combination of alginate (1.5% w/v) and calcium (2.5% w/v) achieved two goals: highest loading efficiency and activities of bioactive compounds, and stabilization of the microstructural modulations due to extract changes.Fil: Aguirre Calvo, Tatiana Rocio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono; ArgentinaFil: Aguirre Calvo, Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Perullini, Ana Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Santagapita, Patricio Roman. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono; Argentin

Effects of in vitro digestion–fermentation over global antioxidant response and short chain fatty acid production of beet waste extracts in Ca(II)– alginate beads

The aim of the present work was to analyze the effect of in vitro gastrointestinal digestion-fermentation on antioxidant capacity, total phenols and production of short chain fatty acids (SCFAs) from biocompounds derived from beet waste (leaf and stem) encapsulated in different formulations of Ca(ii)-alginate beads. The encapsulated systems presented higher antioxidant capacity in different phases (digested and fermented) than the extracts without encapsulation, making Ca(ii)-alginate beads a suitable delivery vehicle. Levels of total phenolic compounds and antioxidant capacity of the fermented fraction were up to ten times higher than those of the digested fraction, boosted by the contribution of bioactive compounds from the by-product of beet as well as by sugars and biopolymers. Among the formulations used, those that had excipients (sugars and/or biopolymers) presented a better overall antioxidant response than the beads with just alginate. Guar gum and sucrose lead to a promising enhancement of Ca(ii)-alginate beads not only for preservation and protection but also in terms of stability under in vitro digestion-fermentation and production of SCFAs.Fil: Aguirre Calvo, Tatiana Rocio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Industrias. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Químicos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Químicos; ArgentinaFil: Molino, Silvia. Universidad de Granada; EspañaFil: Perullini, Ana Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Rufián Henares, José Ángel. Universidad de Granada; EspañaFil: Santagapita, Patricio Roman. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Industrias. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Químicos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Químicos; Argentin

Effects of pH, extrusion tip size and storage protocol on the structural properties of Ca(II)-alginate beads

The Ca(II)-alginate beads were formulated changing some synthesis variables: pH (3.8?6.8), extrusion tip size (0.25?0.50 mm) and washing/storage protocol, to evaluate possible implications in the structural properties of beads, which are critical to scale and standardize their production at industrial level. Regardless of the macro- (diameter, area, perimeter and roundness, studied by image analysis) and micro-structural (size, density and interconnectivity of rods assessed by SAXS) parameters analyzed, there are no effects related to the washing and storage protocol employed for any synthesis conditions. Structural parameters are only influenced by the synthesis pH. Both washing protocol and extrusion tip size effects on the consolidation of the alginate network are negligible at each pH value. Besides, none of the synthesis variables affected the availability of water within the beads as assessed by diffusion coefficient and water activity measurements. A model, relating chain-chain interactions and polymer chain packing, is proposed.Fil: Zazzali, Ignacio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Industrias. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Químicos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Químicos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Aguirre Calvo, Tatiana Rocio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Industrias. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Químicos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Químicos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Pizones Ruiz Henestrosa, Víctor Manuel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Industrias. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Químicos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Químicos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Santagapita, Patricio Roman. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Industrias. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Químicos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Químicos; ArgentinaFil: Perullini, Ana Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentin

Bioaccessibility assay, antioxidant activity and consumer-oriented sensory analysis of Beta vulgaris by-product encapsulated in Ca(II)-alginate beads for different foods

Bioaccessibility analysis and antioxidant activity along in vitro digestion and a consumer-oriented sensory analysis were conducted in three potential functional foods based on Ca(II)-alginate beads containing bioactive compounds extracted from beet stems. Ca(II)-alginate beads per se, and two selected products (cookies and turkish delights supplemented with the beads) were prepared. Regarding the beads, among the attributes rated by consumers, visual appreciation predominates, being color in the just-as-right (JAR) category and in the like preference. Instead, both flavor and sweet taste were attributes highly penalized and should be improved in beads to be accepted as food per se. A higher percentage of customers preferred cookies and turkish delights instead of only beads, considering global satisfaction. Regarding in vitro digestion, there was a significant content of phenolic compounds in the products with beads, showing a bioaccessibility greater than 80% (for cookies) and 26% (for turkish delights). Also, the antioxidant capacity measured by ABTS ranged between 50 and 109% for cookies and turkish delights, being lower when measured by FRAP (between 20 and 30%, respectively). Thus, including the beads with beet stem extract in both products leads to a significant increase in the content of phenolic compounds and in the antioxidant capacity compared to their counterparts, protecting the compound during oral and gastric phases. These results allow the generation of improved Ca(II)-alginate systems with promising functional properties for the development of ingredients and functional foods.Fil: Aguirre Calvo, Tatiana Rocio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Orgánica; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Industrias; ArgentinaFil: Sosa, Natalia. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnologico Conicet - Santa Fe. Instituto de Ciencia y Tecnologia de Los Alimentos de Entre Rios. - Universidad Nacional de Entre Rios. Instituto de Ciencia y Tecnologia de Los Alimentos de Entre Rios.; Argentina. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Bromatología; ArgentinaFil: López, Tamara Anahí. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnologico Conicet - Santa Fe. Instituto de Ciencia y Tecnologia de Los Alimentos de Entre Rios. - Universidad Nacional de Entre Rios. Instituto de Ciencia y Tecnologia de Los Alimentos de Entre Rios.; Argentina. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Bromatología; ArgentinaFil: Quintanilla Carvajal, María Ximena. Universidad de la Sabana; ColombiaFil: Perullini, Ana Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Santagapita, Patricio Roman. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono; Argentin

Physicochemical aspects of epoxide driven nano-ZrO2 hydrogel formation: Milder kinetics for better properties

Robust and highly transparent quasi amorphous ZrO2-water-glycerol hydrogels were obtained in a mild one pot procedure, based on the 2,3-epoxy-1-propanol driven alkalinization. SAXS-based characterization of the sol-gel transition revealed that an homogeneously nucleated sol composed of 2 nm primary particles continuously grows up to a critical size of 5-6 nm, when gelation takes place. These particles reach a size of 8-10 nm, depending on the Zr(iv) concentration. Conductivity measurements offer an overall in situ assessment of the reaction rate. The gelled samples share a common trend: once the conductivity decays to 40% of the starting value, the primary particles nucleate and when this decay reaches 20%, the sol-gel transition takes place. The mild conditions employed herein prevent massive ripening and recrystallization leaving hydrogels with extremely low undesired visible light scattering. This suitable nanostructure was achieved in a wide range of total Zr(iv) concentrations or water to glycerol ratios.Fil: Oestreicher, Víctor Santiago Jesús. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Perullini, Ana Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Jobbagy, Matias. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Centro Interdisciplinario de NanoCiencia y NanoTecnología; Argentin

Alginate/porous silica matrices for the encapsulation of living organisms: tunable properties for biosensors, modular bioreactors, and bioremediation devices

The encapsulation of living cells within inorganic silica hydrogels is a promising strategy for the design of biosensors, modular bioreactors, and bioremediation devices, among other interesting applications, attracting scientific and technological interest. These host-guest multifunctional materials (HGFM) combine synergistically specific biologic functions of their guest with those of the host matrix enhancing their performance. Although inorganic immobilization hosts present several advantages over their (bio)polymer-based counterparts in terms of chemical and physical stability, the direct contact of cells with silica precursors during synthesis and the constraints imposed by the inorganic host during operating conditions have proved to influence their biological response. Recently we proposed an alternative two-step procedure including a pre-encapsulation in biocompatible polymers such as alginates in order to confer protection to the biological guest during the inorganic and more cytotoxic synthesis. By means of this procedure, whole cultures of microorganisms remain confined in small liquid volumes generated inside the inorganic host, providing near conventional liquid culture conditions. Moreover, the fact of protecting the biological guest during the synthesis of the host, allows extending the synthesis parameters beyond biocompatible conditions, tuning the microstructure of the matrix. In turn, the microstructure (porosity at the nanoscale, radius of gyration of particles composing the structure, and fractal dimension of particle clusters) is determinant of macroscopic parameters, such as optical quality and transport properties that govern the encapsulation material´s performance. Here we review the most interesting applications of the two-step procedure, making special emphasis on the optimization of optical, transport and mechanical properties of the host as well as in the interaction with the guest during operation conditions.Fil: Perullini, Ana Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Calcabrini, Mariano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Jobbagy, Matias. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Aldabe, Sara Alfonsina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentin