Biblioteca Digital | FCEN-UBA

Biblioteca Digital ¿Por qué?
Objetivos
Impactos
Estadísticas
Documentos
Presentaciones
Notas
Autores y derechos
¿Por qué depositar?
¿Cómo depositar?
Autorización
Depositar y publicar
Editoriales
Publicar mi tesis Formulario Tesis Posgrado
Formulario Tesis Grado
Normativa
Res. CD 2053/05
Res. CD 2533/09
Res. CD 0272/13
Res. CD 2793/15

Colecciones Tesis Doctorales
Fotografías
Publicaciones
Archivo
Libros
Reportes Técnicos

Tesis > TEMA

Química [ 574 tesis ]

Química Analítica [ 26 tesis ]

Brenner, Ernesto G.. "Composición química de aceites de oliva argentinos" (1946) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Casal, María Nélida. "Composición en ácidos grasos de ácidos esteáricos comerciales nacionales" (1955) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Registro Cita

Crespo, Fernando. "El ácido linolénico como componente menor y normal de aceites de oliva" (1958) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Registro Cita

Cohn de Lantos, Jutta. "Determinación de la vida útil de un lubricante mediante curvas de deterioro : Detección de fallas mecánicas y operativas en motores Diesel por medios analíticos. Desarrollo de una técnica analítica original para la determinación del deterioro de un aceite lubricante en servicio" (1962) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Registro Cita

Zúdor, Andrés Ladislao. "Estudio sobre la posibilidad de determinación del vanadio por manganatrimetría" (1963) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Registro Cita

Forchieri, Horacio Alberto. "Influencia de la variedad y del avance de la época de siembra sobre la composición de semilla de lino oleaginoso y sobre rendimiento : Características físico-químicas y composiciones acídicas de los aceites de extracción" (1970) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Registro Cita

Hojvat de Tendler, Ruth. "Difusión de impurezas en Zr" (1974) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Zuzek, Estanislao. "El equilibrio en el sistema tantalio-hidrógeno en la región 400°C-700°C y 0-1 Atm." (1976) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Registro Cita

García Vior, Luis Oscar. "Valoración de algunos elementos por espectrometría de absorción atómica" (1979) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Registro Cita

Perissinotti, Luis José. "Propiedades de complejos de transferencia de carga" (1984) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Registro Cita

Choren, Eduardo Adolfo. "Propiedades y actividad de catalizadores de platino soportado sobre alúminas transicionales" (1985) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
Los catalizadores de metal soportado son sistemas extremadamente complejos. Uno de los aspectos más controversiales en el estudio de estos catalizadores lo constituye la caracterización de la superficie activa. Dada la baja confiabilidad de los métodos de quimisorción y titulación actualmente en uso se propone la hidrogenación de etileno por el método de pulsos como reacción de prueba. El producto de la reacción etano, puede ser medido directamente. La titulación con pulsos de etileno de catalizadores recién reducidos número de Hidrógeno Activo: NAH, lndica que el número de átomos de hidrógeno activo, irreversiblemente adsorbidos, puede exceder en varias veces el número total de átomos de metal presentes, sugiriendo la participación del soporte. Este número acrece con el tiempo de hidraqenación del catalizador a alta temperatura hasta alcanzar un valor asintótico. La determinación del HC por titulación con pulsos de hidrógeno del catalizador saturado con pulsos de etileno es simple, precisa y rápida. Es, además, más confiable que la titulación con hidróqeno de oxígeno adsorbido. La aplicación del método al estudio de la hidrogenólisis de ciclopropano y la hidrogenación de benceno permitieron obtener la siguiente información mecanística. Para el ciclopropano - Todos los átomos de hidrógeno irreversiblemente adsorbidos, activos para la hidrogenación de etileno, son activos para la hidrogenólisis de ciclopropano. Para el benceno: - La etapa determinante de la velocidad de reacrión es la formación de un complejo σ entre el anillo bencénico y un átomo de metal, en presencia de hidrógeno irreversiblemente adsorbido. - La formación de un complejo π como condición inicial debe excluirse. - La fijación del segundo y posteriores átomos de hidrógeno es rápida y requiere una presión parcial de hidrógeno gaseoso. - La reacción ocupa solamente una fracción de la superficie activa independiente del tiempo de hidrogenación del catalizador.

Tudino, Mabel Beatriz. "Análisis de vestigios inorgánicos para caracterización, diagnóstico y evaluación de contaminación acuática" (1995) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Registro Cita

Teme Centurión, Osvaldo Miguel. "Síntesis de análogos de Castasterona y ensayos de su actividad biológica" (1997) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
Los brassinosteroides son un nuevo tipo de hormonas vegetales duenias de una poderosa actividad promotora del crecimiento, aun a muy bajas concentraciones. Desde el descubrimiento del brassinolido y la castasterona se han realizado denodados esfuerzos para conocer mas profundamente este nuevo tipo de fitohormonas, en áreas tales como el desarrollo de estudios analíticos, la química, la bioquímica, la fisiología y el modo de acción molecular. Por otro lado, se han encontrado un gran numero de otros análogos extraídos de fuentes naturales que se han intentado obtener por síntesis química, as¡ también como diferentes análogos no naturales. Nosotros desarrollamos la síntesis de diferentes análogos de castasterona y sus correspondientes 22(S),23(S)-isómeros con diferentes modificaciones en los anillos A y B. Además, estudiamos el nivel de bioactividad de estos compuestos utilizando el ensayo de la inclinación de la lamina de arroz sobre la variedad de arroz local Chui en presencia y ausencia de luz. Con los resultados obtenidos en este ensayo establecimos un orden de bioactividad creciente para estos compuestos.

Abstract:
Brassinosteroids represent a new class of plant growth regulators that exhibit powerful plant growth-stimulating-activity at very low concentrations. Since the discovery of brassinolide and castasterone many efforts have been made in differents areas such as analytical studies, chemistry, biochemistry, physiology and molecular action in order to broaden the knowledge of this kind of phytohormone. Besides, many efforts have been made to discover new brassinosteroids, to synthetize native members and synthetic analogues, and to get deeper insight in the mode of action of such compounds. We have carried out a convenient synthesis of different analogues of castasterone and their corresponding 22(S),23(S) isomers with different modifications on A and B rings. We also have studied the level of bioactivity of these compounds by means of a modificated rice-lamina inclination test with local variety of seedlings, in presence and absence of light. Finaly, with this data, we establish an order of biological activity for those compounds.

Etchenique, Roberto. "Aplicaciones analíticas de la balanza de cristal de cuarzo : microgravimetría y microrreología" (1998) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Cortón, Eduardo. "Desarrollo y aplicaciones de biosensores enzimáticos y microbianos" (2000) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
Se construyeron biosensores enzimáticos cableados basados en la inmovilización de una oxidasa (glucosa oxidasa, lactato oxidasa ó peroxidasa) en un hidrogel redox formado por el entrecruzamiento de la enzima, polialilamina conteniendo un cornplejo de osmio (PAAOs) y polietilediglicidiléter (PEG) como entrecruzante, sobre electrodos de carbón vítreo y de oro. Se estudió el rango de linealidad y la reproducibilidad de estos electrodos al ser utilizados como detectores en un sistema FIA. Utilizando electrodos basados en glucosa oxidasa se estudió el efecto de distintas proporciones de entrecruzante (PEG); utilizando técnicas de voltametrías cíclicas se estudió el efecto del cambio de fuerza iónica en el medio. La leche afecta de manera irreversible a estos electrodos monoezimáticos. Se diseñaron distintos tipos de biosensores bienzimáticos bicapa, en los que peroxidasa entrecruzada con PAAOs se encuentra en la capa mas cercana al electrodo, y lactato oxidasa en la capa más externa. Se estudió el efecto de la leche sobre ambas capas enzimáticas, demostrandose que esta configuración es más apropiada para la determinación de la concentración de L-lactato en muestras Iácteas. Se ha descripto un método rápido para determinar la capacidad fermentativa de distintas especies de Lactobacillus. Este método permite cuantificar esta capacidad, proporcionando una información mas completa del metabolismo de los hidratos de carbono; posibilita el estudio de cepas mutantes suministrando inforrnación más completa acerca de las posibles modificaciones en el metabolismo de los fuentes de carbono utilizadas.

Abstract:
Enzymatic "wired" biosensors based in the immobilization of one oxidase (glucose oxidase, lactate oxidase or peroxidase) within an redox hydrogel formed by crosslinking of enzyme, polyallylamine containing an osmium complex (PMOS) and poly(ethy1ene glycol) (PEG), onto glassy carbon or gold electrodes were constructed. We study the reproducibility and lineal span of these electrodes when they were used as detectors in a FIA system. To complete their characterization we study the effect of different PMOS 1 PEG ratios in the construction of enzymatic biosensores, the effect of pH, temperature and ionic strength. The effect of milk samples and their response were analyzed, these complex analytical matrix affect these electrodes catalytic current. We designs bilayer bienzyme biosensors; in these system the peroxidase layer, over the electrode ("wired"), are separated from the outer membrane containing lactate oxidase (not "wired1'). We study the effect over both layer of milk samples; from these studies a bienzyme electrode configuration was found as the most appropriate array from the determination of L-lactate in milk samples. A microbial biosensor based on calcium alginate immobilized Lactobacillus cells coupled to a pH electrode was developed for quantitative determination of carbohydrate fermentation activity. The evolution of acid production in a continuous flow-stopped biorreactor was monitored for different sugar solution. The procedure can give quantitative results compared to other reported techniques for carbohydrate fermentation pattern from which only qualitative results are obtained.

Iñón, Fernando A.. "Un nuevo enfoque en el estudio del proceso de dispersión en FIA : el método conductimétro integral (ICM) y modelado matemático de las curvas ICM" (2001) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
La alta frecuencia de análisis y el escaso manipuleo de muestras son características propias de los sistemas de análisis por inyección en flujo (conocidos generalmente como sistemas FIA), lo que les otorga una gran relevancia en la química analítica contemporánea Sin embargo, el FIA (sin una etapa de preconcentración) es inviable en aplicaciones que requieren bajos límites de detección, ya que presenta una disminución de la sensibilidad y un incremento en los límites de detección. Esta desventaja es causada por la dispersión característica que estos sistemas presentan y que afecta, negativamente, a dichos parámetros de mérito. La potencialidad analítica de estas técnicas se basa en controlar la dispersión, a través del control de los procesos difusivos de mezcla manteniendo la integridad de la muestra inyectada, que a su vez permite, conforme se requiera, manipular la performance de una determinación. Los intentos realizados para entender el mecanismo dispersivo son numerosos, pero existen puntos aún no esclarecidos como consecuencia del método empleado (estímulo-respuesta). La presente tesis doctoral estudia el proceso de dispersión contemplando el estudio teórico de los fenómenos de transporte en FIA y su utilidad en la optimización de la performance. Para ello, se desarrolló una nueva metodología, la que fue denominada método conductimétrico integral (ICM) y consiste en medir la conductividad entre dos puntas de platino colocadas en ambos extremos de un sistema línea única y conectadas a un conductímetro. En tal sistema, se inyecta un dieléctrico (H2O) en una solución transportadora conductora (HNO3) y se monitorea la conductancia del sistema en función del tiempo. El ICM fue aplicado al estudio de sistemas en ausencia y presencia de una reacción química, evaluándose el efecto de las distintas variables operacionales sobre el perfil del mismo. El tipo de reacción química escogida fue la neutralización ácido-base ya que cumple con dos requisitos básicos: es rápida y brinda importantes cambios en la conductividad del sistema. A través de este método se puede analizar el fenómeno de dispersión en función del tiempo, hecho inédito hasta la fecha. Además, se ponen en evidencia detalles de la componente radial de la dispersión inaccesibles a la detección convencional puntual, así como la interdependencia entre las componentes física y química de la dispersión. Se define un nuevo coeficiente de dispersión física (IDQ), que surge como un medidor más robusto que el tradicional D de Růžička y Hansen. Se propone un modelo matemático que ajusta el patrón de respuesta de las curvas conductimétricas y se muestran las relaciones entre estos perfiles con los parámetros de los picos FIA convencionales. Este modelo permite relacionar directamente el coeficiente IDQ con las variables experimentales del sistema FIA. Con el fin de mostrar dinámicamente la formación de las curvas experimentales, se analiza la potencialidad de técnicas de simulación (random walk y Cell-DEvS). Se comparan la patrones de variación predichos por la simulación en función de las distintas variables con los obtenidos experimentalmente, encontrándose un alto grado de concordancia.

Abstract:
Flow injection analysis (FIA) is a widely used technique in analytical chemistry due to important features such as: high sample throughput, minimal sample handling and automation capabilities. Nevertheless, although a preconcentration stage is included, it may not be a suitable choice when trace analysis is required: a loss in sensitivity and an increase in detection limits (when compared to that of a similar batch procedure) are observed, which are ascribed to a global process called dispersion. Thus, mass transfer control plays a key role in any flow injection technique as, the final performance of the analytical system is related to this process. Many attempts have been made to understand the dispersion mechanism, but it seems to remain unelucidated, mainly as a consequence of the method used for these studies (stimulus-response). In order to study physical dispersion a new method has been developed while allows the continuous monitoring of the process. The method measures the electrical conductance (G) of the whole system in function of time (t), by placing two platinum electrodes in both ends (before the injection valve and after the reactor) of a single line manifold. The injection of a dielectric fluid (H2O) into the electrolytic carrier (HNO3) produces a perturbation which is ascribed to the mass redistribution process undergoing inside the tube. The response curves at different flow rates, tube lengths and diameters, reactor types, injection volumes and electrodes location for systems involving or not a chemical reactions were obtained, and its relationship with the mass distribution of the analyte in the flow system is assessed. For system involving chemical reactions, acid-base neutralizations were chosen because of the sharp conductance changes and their fast kinetics. Comparison between G vs. t profiles for systems not involving a chemical reaction and their analogues, in which neutralization process is promoted, demonstrates an interdependence between physical and chemical processes. A new parameter for physical dispersion measurements (IDQ) is defined. This parameter can be evaluated as function of time, in contrast to the dispersion coefficient of Růžička and Hansen . A mathematical model for fitting experimental curves is proposed for the first time, and its correlation with the typical FIA peak parameters is presented. The proposed model fits the experimental curves with great precision and allows to predict the flow systems and adequate their performance to the analytical needs. Moreover, its possible to predict the IDQ coefficient when operational FIA variables are changed. Simulation techniques (random walk and Cell-DEvS) were employed to show and understand the ICM profile. Experimental and simulated profiles are compared as a function of the system’s variables, showing an excellent agreement.

Wolosiuk, Ricardo Alejandro. "Sistemas supramoleculares organizados por ensamblado de capas monomoleculares de enzimas y polímeros rédox" (2002) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
Un biosensor constituye un dispositivo de reconocimiento molecular donde una macromolécula, generalmente de origen biológico interactúa con un analito en forma específica e inicia asi un proceso que se transduce en una señal eléctrica. Dentro de esta categoría podemos distinguir a los electrodos enzimáticos amperométricos, donde son medidos cambios de corriente eléctrica sobre un electrodo de trabajo a partir de variaciones en el estado rédox de un mediador que participa del proceso biocatalítico con la enzima rédox. La regeneración del estado rédox inicial del mediador sobre la superficie de un electrodo — aplicando potenciales apropiados — permite que se produzca un estado estacionario en la catálisis y por ende una corriente eléctrica también estacionaria. Este flujo de electrones se halla correlacionado en forma directa con el consumo del analito. El estudio de electrodos enzimáticos amperométricos ha estado tradicionalmente ligado a la inmovilización de las enzimas rédox en matrices poliméricas. Lamentablemente, estos sistemas integrados presentan dificultades para su estudio a escala molecular dadas por la complejidad y falta de control en la organización espacial del biosensor. Esto impide un análisis microscópico de las variables que afectan la respuesta de estos biosensores tales como el espesor, la concentración de enzima y mediador rédox o la cinética de reacción entre la enzima rédox y el mediador. La presente tesis propone una estrategia para el diseño de electrodos enzimáticos amperométricos para su utilización como biosensores. Esto involucra el empleo de técnicas de autoensamblado electrostático con el objetivo de depositar en forma altemada y secuencial la enzima rédox y el mediador. De esta manera es posible evaluar distintos parámetros de la película formada: la cantidad de enzima adsorbida, empleando la microbalanza de cuarzo (QCM); los sitios rédox depositados, por medio de técnicas electroquímicas; el espesor, mediante elipsometría y la morfología de la superficie, utilizando microscopía de fuerza atómica (AFM). Por otra parte, es evidente que el grado de control en el diseño del electrodo enzimático amperométrico permite analizar su respuesta en función de la estructura construida. En este contexto, se trabajó con dos enzimas rédox aniónicas: glucosa oxidasa (GOx) y peroxidasa de soja (SBP), mientras que se empleó polialilamina catiónica modificada con un complejo de +(PAH-Os) y un polielectrolito rédox globular de origen dendrítico, poliamidoamina modificada con el mismos complejo (PAMAM-Os) como mediadores rédox. En una primera etapa, se estudió el efecto de la estructura electrostática sobre la respuesta electroquímica de la PAH-Os. Dado que el film depositado es multi-bipolar, posee la propiedad de excluir iones por fuerzas electrostáticas repulsivas. En este sentido, el autoensamblado de PAH-Os con polielectrolitos aniónicos como poliestirensulfonato (PSS) y polivinilsulfonato (PVS) permitió elaborar un modelo de membrana permselectiva para analizar este comportamiento. Las cargas positivas - dadas por los grupos amino - y negativas — dadas por los grupos sulfonato - determinan la aparición de un potencial de membrana que puede ser interpretado en términos del potencial de Donnan. De esta manera, en soluciones de baja fuerza iónica, la permselectividad impuesta por este potencial se torna evidente y el tipo de ion excluido depende de la identidad de la capa terminal y del pH de la solución, afectando el potencial formal de la cupla de PAH-Os en la estructura. Por otra parte, en soluciones de alta fuerza iónica, el potencial formal de la cupla de PAH-Os en la estructura se aproxima al valor del complejo de + en solución. El uso de la microbalanza de cuarzo electroquímica (EQCM) demostró la naturaleza de los iones intercambiados entre la película depositada y solución de electrolito en cada una de las situaciones descriptas anteriormente. Se reconocen tres procesos asociados en el diseño de un biosensor. Por un lado el mediador rédox inmovilizado electrostáticamente sobre el electrodo debe intercambiar electrones con esta superficie. En una segunda etapa, la carga rédox debe propagarse a lo largo de las capas sucesivas. Finalmente, el mediador rédox debe alcanzar el grupo prostético rédox de la enzima para realizar la transferencia electrónica. De esta forma es posible transducir el proceso de reconocimiento molecular del sustrato efectuado por la enzima en una corriente catalítica. En particular, un aumento de la concentración del sustrato resultará en un incremento de la señal amperométrica. En el marco de los procesos que hemos identificado, estudiamos la influencia de la disposición espacial de la GOx adsorbida en una monocapa sobre la comunicación eléctrica entre el mediador y la enzima. En este contexto, mediante medidas de QCM, AFM y técnicas electroquímicas determinamos que el nivel de agregación de proteína sobre la superficie del electrodo incide de manera negativa en la constante de velocidad aparente de la mediación catalítica de la PAH-Os en la oxidación del sustrato de la GOx, β-D-glucosa. Más aún, la cantidad de enzima que interactúa con el mediador es mucho menor a la enzima pesada por QCM. Sin embargo, al aumentar la relación de concentración superficial entre los sitios de Os adsorbidos y la enzima depositada, se incrementaba tanto la cantidad de enzima “cableada” por la PAH-Os como así también la constante de velocidad aparente con el grupo FADH2 de la GOx. El mecanismo de transporte de carga rédox en el sistema PAH-Os / GOx fue estudiado intercalando una capa de GOx activa con capas de apoenzima inactiva, apo-GOx. Ubicando la capa reactiva a distancia variable del electrodo fue posible determinar el coeficiente de difusión de la carga rédox, De, en la estructura electrostática autoensamblada. El valor de De obtenido - en el orden de 10ˉ9 cm² sˉ¹ — implica que el transporte de carga ocurre a través de un mecanismo de saltos electrónicos ya que la difusión fisica de las cadenas poliméricas de la PAH-Os se halla impedida. De esta manera, la construcción capa por capa de estos electrodos permitió definir espacialmente el sistema y estudiar el transporte de carga rédox a lo largo de distancias nanométricas. La posibilidad de propagar la estructura en forma repetida y construir un sistema de multicapas de PAH-Os / GOx permitió establecer similitudes y diferencias entre las distintas capas depositadas. En particular, se encontró que la primer bicapa de PAH-Os / GOx difiere notablemente del resto que le siguen debido a que la PAH-Os interactúa con la enzima únicamente por “debajo”. Por otra parte, al aumentar el pH desde donde se adsorbía la solución de PAH-Os las cantidades de enzima y carga rédox depositadas eran mayores. Esto es debido a que el polielectrolito rédox tiende a adoptar una conformación que expone una mayor proporción de segmentos poliméricos sobre la superficie que inducen la agregación de enzimas. Si bien la proporción de enzimas que reaccionan con la PAH-Os es mayor en este caso, la constante de velocidad permanece relativamente invariable. Exploramos también el uso de un mediador rédox globular de origen dendrítico, PAMAM-Os autoensamblado con la enzima GOx. Los estudios elipsométricos indicaron un ligero comportamiento elástico del dendrímero modificado al adsorberse en forma electrostática sobre una superficie. Más aún, si bien se encontró que la PAMAM-Os participa activamente en el proceso de catálisis de oxidación de la glucosa se encontraron dificultades para definir la concentración volumétrica de sitios de Os en el film. Finalmente, el autoensamblado electrostático permitió analizar la comunicación eléctrica entre la PAH-Os y SBP que posee un centro prostético constituido por un grupo hemo y reduce H2O2 a expensas de los sitios de PAH-Os reducidos. Por otra parte, dado que la GOx en presencia de O2 oxida la glucosa produciendo H2O2, se ensayó un esquema bienzimático donde se depositaron capas de SBP intercaladas con PAH-Os y una capa de GOx en el tope de la estructura. Trabajando a potenciales reductores se registró la respuesta amperométrica debida a la formación de peróxido de hidrógeno por la capa de GOx. En este sentido se logró definir con precisión de nanometros las distintas capas reactivas. En conclusión, los resultados obtenidos sugieren que el estudio de electrodos enzimáticos amperométricos autoensamblados electrostáticamente constituye una poderosa herramienta para analizar distintos aspectos relacionados a la transferencia electrónica entre enzimas y el mediador rédox, los mecanismos de propagación de electrones en sistemas químicos integrados y la distribución espacial de arreglos multienzimáticos.

Abstract:
A biosensor is a molecular recognition device where a biological macromolecule interacts with an analyte in a unique way that triggers a series of events that are finally transduced in an electrical signal. Among this category we can distinguish the enzymatic amperometric electrodes, where an electrical current is measured over a working electrode due to changes in the redox state of a mediator that panicipates in the biocatalytical process. The regeneration of the initial redox state of the mediator over the surface of the electrode — applying appropiate potentials - results in a catalytic steady state and so is the electrical current. This electron flux can be correlated to the analyte consumption. The study of enzymatic amperometric electrodes has always relied in the immobilization of the redox enzymes in a polymer matrix. Unfortunately, this integrated systems present difficulties in their study at a molecular scale because of their complexity and lack of spatial organization of the biosensor. This prevents a microscopic study of the variables that affect the biosensor response, such as thickness, enzyme concentration and redox mediator concentration or the kinetics between enzyme and mediator. In this thesis we propose a strategy for the design of biosensors based on cnzymatic amperometric electrodes. This involves the use of the electrostatic self-assembly in order to adsorb the redox enzyme and mediator in a sequential and alternate process. Using this technique. it is possible to monito different parameters of the sel-assembled system: the amount of enzyme adsorbed, with the quartz crystal microbalance (QCM); the redox sites deposited, can be obtained from electrochemical methods; the film thickness, using ellipsometry and the surface morfology via the atomic force microscopy (AFM). Moreover, the spatial control in the design of the enzymatic amperometric electrode allows to study the performance according to the structure built. In this context, we worked with two anionic redox enzymes: glucose oxidase (GOx) and soybean peroxidase (SBP), while as redox mediators we employed cationic poly(allylamine) modified with an osmium complex. ¹, (PAH-Os) and polyamidoamine modified with the same complex (PAMAM-Os). In a first stage, we studied the effect of the electrostatic structure on the electrochemical response of the PAH-Os. Given that the film formed is multi-bipolar. ions can be rejected by repulsive electrostatic forces. In this way, the self-assembly of PAH-Os with anionic polyelectrolytes like poly(styrene) sulfonate (PSS) or poly(vinyl) sulfonate (PVS) allowed to model this behavior as a permselective membrane. The positive charges — given by the amino groups — and the negative charges — given by the sulfonate groups — develop a membrane potential that can be interpreted in terms of the Donnan theory. At low ionic strength Donnan permselectivity of anions or cations is apparent and the nature of the ion exclusion from the film is determined by the charge of the topmost layer and solution pH. On the other hand, at high electrolyte concentration Donnan breakdown is observed and the osmium redox potential approaches the value for the redox couple in solution. The electrochemical quartz microbalance has been used to monitor the exchange ofions with the external electrolyte during redox switching. We can recognize three processes associated to the design of a biosensor. First, the electrostatically immobilized redox mediator must exchange electrons with the electrode surface. Second, the redox charge must travel along the successive immobilized layers. Finally, the redox mediator must reach the enzyme redox prosthetic group for electron transfer. This results in the transduction of the molecular recognition of the substrate by the enzyme and in an increase in the amperometric response. Having identified this series of processes, we studied the influence of the spatial distribution of a monolayer of GOx on the electrical communication between the mediator and the enzyme. QCM, AFM and electrochemical studies have shown that the formation of enzyme aggregates on the surface of the electrode lowers the apparent rate constant of the catalytic redox mediation of PAH-Os in the substrate oxidation of GOx, β-D-glucose. Moreover, the amount of enzyme that interacts with the mediator is lower than the enzyme weighed by the QCM. However, increasing the ratio between the surface concentration of Os adsorbed and enzyme deposited increased the amount of enzyme “Wired” by the PAH-Os and the apparent rate constant between the redox mediator and the FADH2 prostethic group. The redox charge transport mechanism in the PAH-Os / GOx system has been studied varying the relative position of the active GOx enzyme layer with inactive apoenzyme layers, apo-GOx. In this order we were able to determine the diffusion coefficient of the redox charge, De, in the electrostatic self assembled structure. The value of De obtained — in the order of lOˉ9 cm² sˉ¹ — implies that the charge transport mechanism proceeds via electron hopping as the physical diffusion of polymeric strands of PAHOS is hindered. Therefore, the layer-by-layer construction of this electrodes allowed to spatially define the system and to analyze the redox charge transport along nanometric distances. The possibility to expand the structure in a repetitive way and to build a system comprised of multilayers of PAH-Os / GOx allowed to establish similarities and differences between the different deposited layers. We found that the first bilayer of PAH-Os / GOx differs from the following layers on top because the PAH-Os only interacts with the enzyme from “below”. In addition, the pH rise of the PAH-Os solution resulted in larger amounts of enzyme and redox mediator deposited. Lowering the charge density of the redox polyelectrolyte induced a surface conformation where more polymer segments are exposed to the solution interface which in turn favored the enzyme aggregation. Despite that, in this case, the fraction of enzymes that react with PAH-Os is bigger the rate constant remains practically invariant. We also explored the use of a dendritic globular redox mediator. PAMAM-Os, self-assembled with GOx. Ellipsometric studies showed an elastic behaviour of the modified dendrimer when was electrostatically adsorbed on a surface. Moreover, we found that PAMAM-Os readily participates in the catalytic oxidation of glucose but the geometric distribution of the redox couple in the film makes difficult the calculation of the volumetric concentration of redox sites. Finally, the electrostatic self-assembly offered the possibility to analyze the electrical communication between PAH-Os and SBP which has an heme prosthetic group. This enzyme and the PAH-Os in the reduced state converts H2O2 to water. On the other hand, it is known that GOx oxidizes glucose to H2O2 in the presence of O2; in this order a bienzymatic scheme was evaluated where layers of SBP were adsorbed with PAH-Os and a layer of GOx on top of the structure. Working at negative potentials the production of H2O2 from the GOx layer was detected recording the amperometric response. In this sense, the precise nanometric control achieved the separation of the reactive layers. In conclusion, the results obtained suggest that the study of enzymatic amperometric electrodes electrostatically self-assembled is a powerful tool for analyzing different aspects related to electron transfer between enzymes and redox mediators, redox charge transports mechanisms in integrated chemical systems and the spatial distribution of multienzyme arrays.

Stripeikis, Jorge Daniel. "Optimización de la producción de átomos de selenio en espectroscopías atómicas : aplicaciones a su especiación y cuantificación en matices ambientales" (2002) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
El objetivo de este trabajo es el estudio y la optimización de mecanismos de producción de átomos de selenio en diferentes celdas de atomización: hornos de grafito y tubos de cuarzo. Los resultados obtenidos han sido aplicados en el desarrollo de sistemas de inyección en flujo acoplados a detectores atómicos que permitieran la determinación de selenio total en matrices biológicas y ambientales y la especiación de Se(IV) y Se(VI) en aguas de hemodiálisis y de consumo. En el capítulo l se presenta la optimización de la determinación optimizada de selenio total por espectrometría de absorción atómica con horno de grafito. Se evalúa la aptitud de diferentes modificadores de matriz (sales de níquel, cobre y paladio) para aumentar la estabilidad térmica de formas inorgánicas (Se(IV)) y orgánicas (selenometionina) de selenio. Tras la selección del modificador más apto, se presenta el estudio de las interacciones selenio/modificador con el fin de interpretar los mecanismos de estabilización térmica y optimizar los programas de calentamiento del horno. En el Capítulo de 2 se presenta un sistema automático de pre-concentración para la cuantificación de ultravestigios de Se(IV) y Se(VI) basado en el acoplamiento de un sistema en flujo al horno de grafito. Se utilizan resinas aniónicas fuertes para la retención de las dos formas inorgánicas, las que son eluidas selectivamente con soluciones de ácido clorhídrico de distinta concentración. Se utiliza un modificador “permanente” que consiste en depositar iridio en la superficie del horno previo a las secuencias de calentamiento, con el objetivo de favorecer la automatización del método y prevenir el efecto de interferencias que modifiquen la señal. En el capítulo 3 se presenta un método alternativo para la especiación de selenio basado en el acoplamiento de un sistema de flujo a un generador de hidruros. Dado que el Se(IV) es la única especie formadora de hidruros y que el Se(VI) necesita entonces ser prerreducido, se muestra un estudio de la cinética de reducción de Se(VI) a Se(IV) y de los factores que la afectan, con el objetivo de encontrar las condiciones de trabajo que permitan realizar la conversión Se(VI)/Se(IV) en tiempos compatibles con la operación “en línea”. Teniendo en cuenta que la sensibilidad de la técnica se afecta por un gran número de variables y que algunas de ellas son interdependientes, se ha optimizado el método a través del empleo de diseño factorial y construcción de las superficies de respuesta. Dado que las interferencias inorgánicas (particularmente el cobre y el hierro) reducen la eficiencia de generación de hidruros se desarrolló una estrategia para eliminarlas en linea utilizando resinas de intercambio aniónico para retener las especies cloruradas de los metales. En el capitulo 4 se aborda la discusión del concepto de trazabilidad en quimica analítica, presentándose las distintas estrategias para la validación de los métodos expuestos en los capítulos anteriores. El capitulo 5 presenta los métodos y materiales utilizados y el capítulo 6 señala las más relevantes conclusiones del trabajo.

Abstract:
This work is dedicated to the study and Optimization of the mechanisms of production of selenium atoms in graphite furnaces and quartz atomization cells. The optimized conditions have been applied to flow injection systems coupled to atomic detectors which allowed the determination of total selenium in biological and environmental samples and the speciation of Se(IV) and Se(VI) in hemodyalisis and tap waters. In chapter 1, the improved determination of total selenium via graphite furnace atomic spectrometry is presented. The aptitude of different matrix modifiers (nickel, copper and palladium salts) for increasing the thermal stability of inorganic and organic forms (selenomethionine) of selenium is assessed. After the selection of the modifier, an study involving the different interactions between the analyte and the modifier is presented. In this way it was possible to advance on the knowledge of the stabilization mechanisms of selenium inside the tube and to optimize the heating programs as well. In chapter 2, a fully automatic system for the preconcentration and quantitation of ultratraces of Se(IV) and Se(VI) is shown. The system involves a coupling between a flow injection system and the graphite furnace. Strong anionic resins are employed for the retention of both inorganic forms of selenium which are eluted in a selective way with hydrochloric acid solutions of different concentration. A "permanent" modifier obtained by depositing iridium on the graphite furnace surface is employed. In this way the method optimization is favored and the influence of interferences is prevented. Along chapter 3, an alternative methodology for selenium speciation is presented. The method is based on the coupling of a flow system to a hydride generator. Considering that only Se(IV) is reduced to H2Se by sodium borohydride and in order to perform this convertion "on-line", the kinetics of reduction Se(VI)/Se(IV) was fully studied. Results allowed to manage short reduction times which are compatible with "on-line" operation. Taking into account that the sensitivity of this technique is affected by a considerable number of variables and that some of them are inter-dependent, the best conditions were selected through factorial design and the subsequent building of response surfaces. Regarding chemical interferences (mainly copper and iron), ion-exchangers have been employed for the on-line elimination. Chapter 4 discusses the concept of traceability and shows different strategies for the validation of the new methodologies presented in the previous chapters. Chapter 5 shows the employed materials and methods and chapter 6 details the more relevant conclusions of the work.

Otero, Marcelo Javier. "Construcción y caracterización de estructuras complejas de biomoléculas con aplicación en el diseño de biosensores" (2003) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
Un biosensor es un dispositivo de reconocimiento molecular donde una biomolécula interactúa en forma altamente específica con un analito y donde el cambio químico producido en presencia del analito se traduce en una señal eléctrica procesable. Una de las etapas más importantes en el diseño de un biosensor es la de generar una estructura o superestructura, en la cual estén insertas las biomoléculas responsables de la respuesta del sensor. De esta etapa dependerán la actividad de la biomolécula, la sensibilidad, la especificidad y el ámbito de uso del biosensor. En este trabajo de tesis se estudiaron diversos aspectos de la inmovilización de enzimas y anticuerpos en el contexto de la construcción de electrodos enzimáticos para la detección de glucosa y de la construcción de sensores inmunológicos para detectar moléculas pequeñas a través de un ensayo competitivo. Para ello se utilizaron en forma complementaria distintas técnicas como la Microbalanza de Cristal de Cuarzo (QCM), la Elipsometría, la Microscopía de Fuerza Atómica (AFM)y diversas Técnicas Electroquímicas. Como técnicas de inmovilización se utilizaron la funcionalización covalente de superficies, el autoensamblado electrostático, el empleo de uniones de importancia biológica como avidina-biotina o antígeno-anticuerpo en la inmovilización de enzimas y el uso de proteínas orientadoras como proteína A y proteína G para la inmovilización de anticuerpos. En primer lugar se describe el uso de la microbalanza de cristal de cuarzo para estudiar sistemas autoensamblados en multicapas de glucosa oxidasa (GOx)y polialilamina derivatizada covalentemente con un complejo de Os: +, (PAH-Os), depositadas sobre superficies de oro modificadas con ácido 3-mercaptopropansulfónico (MPS). Las etapas de adsorción del polímero y la glucosa oxidasa se repitieron alternadamente obteniendo cristales de cuarzo modificados hasta con 14 bicapas de polímero-enzima. El espesor elipsométrico, determinado a tres longitudes de onda, y la masa de las películas autoensambladas, determinadas por QCM en condiciones gravimétricas, se determinaron en contacto con solución de electrolito y en condiciones de sequedad y se estimó a partir de dichas mediciones la densidad de la película en ambas condiciones. Se plantea en esta tesis una estrategia general para la extracción de las propiedades viscoelásticas de peliculas autoensambladas por combinación de QCM y elipsometría. Por combinación del espesor y densidad estimados de la película, la expresión de la impedancia mecánica superficial del cristal de cuarzo, y la viscosidad y densidad del electrolito, se pudieron estimar los valores de los módulos de almacenamiento (G') y perdida (G") a 10 MHz para una película autoensamblada como función del espesor y el potencial de electrodo durante dos tipos de perturbaciones electroquímicas: voltametría cíclica y saltos de potencial. Una vez planteada la utilidad de ambas técnicas, QCM y elipsometría en el estudio de la construcción de películas autoensambladas, éstas se emplearon para el estudio del crecimiento de películas autoensambladas de glucosa oxidasa biotinizada y PAH-Os utilizando dos estrategias distintas de inmovilización de la enzima: la formación de una unión antígeno-anticuerpo y la formación de una unión avidina-biotina. Se estudió la cinética de adsorción de las biomoléculas y el grado de inespecificidad de las interacciones durante la inmovilización de la enzima. Se estudió además el comportamiento biocatalítico de la glucosa oxidasa biotinizada inmovilizada en las distintas estructuras autoensambladas y se llegó a la conclusión de que la eficiencia de la comunicación eléctrica entre las enzimas y el mediador se ve afectada tanto por el tipo de inmovilización de la enzima, como por la cantidad de centros redox del polímero de osmio por cada molécula de enzima. Las enzimas redox inmovilizadas en estructuras autoensambladas no solamente tienen aplicación en el diseño de electrodos enzimáticos, sino también en el desarrollo de biosensores inmunológicos. La formación de una unión antígeno-anticuerpo no genera una señal medible por lo cual se recurre al uso de sustancias marcadoras. La mayor parte de los inmunoelectrodos desarrollados últimamente están basados en el uso de enzimas oxidoreductasas como marcadoras. Además de los marcadores es necesario utilizar mediadores redox para transferir la carga entre el electrodo y el sitio redox de la enzima y revelar la actividad enzimática a través de la señal del mediador. De este modo la superficie del electrodo representa, tanto el transductor para la detección enzimática, como el soporte inerte sobre el cual se inmovilizan los antígenos o los anticuerpos. En este contexto se construyeron multicapas autoensambladas de PAH-Os y un anticuerpo, IgG antibiotina, con el objetivo de construir un biosensor modelo para la detección de moléculas pequeñas (como la biotina) a través de un ensayo competitivo, utilizando un marcador enzimático basado en peroxidasa de rábano, HRP-biotina. Con la técnica de EQCM se estudió la deposición de las multicapas, es decir la cantidad de IgG depositada en cada capa, los cambios viscoelásticos durante la adsorción, la cinética de adsorción para distintas concentraciones de IgG y el pegado del marcador o conjugado HRP-biotina. Con la técnica de AFM se observó la estructura y orientación de las moléculas de IgG adsorbidas sobre el polímero y finalmente con las técnicas electroquímicas se estudió el crecimiento de las bicapas y la utilidad de la supraestructura como biosensor, a través del estudio de la catálisis enzimática del conjugado. Finalmente se describen resultados preliminares sobre el uso de proteínas orientadoras, proteína A y G’, utilizadas para disminuir la inespecificidad del sensor y favorecer la reacción entre el antígeno y el anticuerpo inmovilizado. En conclusión, los resultados obtenidos confirman que la inmovilización de biomoléculas es por cierto una de las etapas más importantes en el desarrollo de un biosensor al afectar la respuesta del mismo. Además se muestra la necesidad de recurrir a distintas técnicas para su estudio y de este modo contrarrestar las limitaciones propias de cada técnica.

Abstract:
A biosensor is a molecular recognition device, in which a biomolecule interacts high specifically with an analyte and where the chemical change produced by its presence is transduced into a processable electric signal. One of the most important stages of biosensor design is the generation of a structure or superstructure that contains the biomolecules responsible of the sensor response. The biomolecule activity, the sensibility, the specificity and the use of the biosensor depend on this stage. ln this thesis were studied different aspects of the enzymes and antibodies immobilization in the context of the development of enzymatic electrodes for glucose detection and the construction of immunosensors for the detection of small molecules through a competitive assay. For this purpose several complementary techniques were used such as Quartz Crystal Microbalance (QCM), Ellipsometry, Atomic Force Microscopy (AFM) and electrochemical techniques. Different types of immobilization were used namely electrostatic self-assembly, covalent functionalization of surfaces, the use of biological unions like avidin-biotin or antigen-antibody for the immobilization of enzymes and the use of binding proteins like protein A and protein G for the immobilization of antibodies. First of all have been described the used of the Quartz Crystal Microbalance for the study of layer by layer self assembled multilayers of glucose oxidase (GOx) and a redox polymer polyallylamine-Os(bpy)2ClPyCH2NH (PAH-Os), deposited on to thiol modified gold surfaces. The alternate adsorption steps of the polymer and the enzyme were repeated, reaching up to 14 polymer-enzyme bilayers. The ellipsometric thickness and the QCM gravimetric response were determined for the self-assembly films under electrolyte solution and in air. The density of the films was estimated in both environmental conditions. In this thesis a general strategy for the determination of the viscoelastic properties of self-assembled multilayers with the combination of QCM and ellipsometry has been suggested. By combininig the estimated film thickness and density, the expression of the electrical impedance of the modified quartz crystal surface and the properties of the solution, it was possible to estimate the storage (G’) and loss gear (G”) moduli at 10 MHz for a self-assembled film as a function of the thickness and electrode potential under two different electrochemical perturbations: Cyclic Voltammetry and Potential Steps. Once the combination of both techniques proved to be useful in the study of film construction, they were used to study the growth of self-assembled monolayers of biotinylated glucose oxidase and PAH-Os by using two different approaches of enzyme immobilization: the antigen-antibody binding and the avidin-biotin binding. The adsorption kinetics, the specificity of the interactions, and the biocatalytical behaviour of the immobilized enzyme in the different strategies were studied. It was concluded that not only is the electrical wiring efficiency between the enzyme and the mediator affected by the immobilization strategy, but also by the relationship between the concentration of redox centers and the concentration of enzyme. It is currently widely known that the immobilized redox enzymes in self-assembled structures can be applied in the design of enzymatic electrodes, but also in the development of immunological biosensors. The binding between an antigen and the specific antibody does not generate a measurable signal, and therefore a marker must be used. Many of the recently developed immunoelectrodes use an oxidoreductase enzyme marker. Apart from the marker, it is also necessary to use a redox mediator in order to transfer the redox charge between the electrode and the redox sites and to detect the enzyme activity through the mediator signal. The electrode surface has two different functions: as inert substrate for the antibodies and as enzymatic detection transducer. Self assembled multilayers of PAH-Os and an antibody, IgG antibiotin, were constructed in order to develop a biosensor for the detection of small molecules such as biotin through a competitive assay, using an enzymatic marker or conjugate: horseradish peroxidase-biotin (HRP-biotin). By use of the QCM technique it was possible to investigate the adsorption of IgG in the multilayers, the viscoelastic changes during the protein uptake, the adsorption kinetics for different antibody concentrations and the conjugate adsorption. The structure and orientation of the IgG molecules on the polymer modified surface were studied with AFM. And finally the growth of the layers and the utility of the superstructure as biosensor were studied with electrochemical techniques. Preliminary results of the use of binding proteins like protein A and protein G’, used in order to improve the immunological reaction, were also described. In conclusion, the obtained results confirm that the biomolecule immobilization is one of the most critical stages in the development of a biosensor, since it affects the biosensor use and response. It has also been shown the need for the use of different complementary techniques in order to characterize the construction of self-assembled multilayers.

Kim, Manuela Leticia. "Valoración no cromatográfica de especies elementales basada en sistemas automáticos de extracción en fase sólida" (2009) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
En el presente trabajo se han estudiado sistemas en flujo contínuo para la valoración de especies elementales de cromo, vanadio y metales del grupo IB (Cobre, Plata y Oro) mediante su aislamiento de la matriz y preconcentración sobre sustratos ad-hoc sin utilizar la migración diferencial de especies como alternativa analítica. Se han estudiado sistemas en flujo utilizando extracción en fase sólida mediante la incorporación de microcolumnas empaquetadas con sólidos híbridos mesoporosos basados en sílica, los que han sido sintetizados en el laboratorio y caracterizados en ocasión del presente trabajo. El sistema en flujo así diseñado se ha acoplado en línea a distintos detectores espectroscópicos, dando lugar a diferentes aplicaciones en las que los sólidos híbridos mesoporosos son utilizados por primera vez con un objetivo analítico. Dentro de los alcances del presente trabajo se encuentran: · El diseño de los sistemas en flujo idóneos para los estudios de especiación y preconcentración de los analitos en estudio: Sistemas de extracción en fase sólida en línea (FI-SPE) acoplados con sistemas de detección contínua (espectrofotometría Uv-Vis) y discretas (espectrometría de absorción atómica con atomización electrotérmica, ETAAS). · La síntesis de los sólidos mesoporosos híbridos basados en sílica. Caracterización química y física de los mismos: Difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido, espectroscopía de infrarrojo y análisis elemental. · Estudios de adsorción y desorción de las diferentes especies elementales para la elucidación de los mecanismos de sorción y desorción involucrados: Evaluación de los diferentes sistemas de sorción, aplicando diferentes modelos de equilibrio y cinética involucrados en la interacción sorbente-sorbato. · Uso de esquemas de discriminación cinética de interferentes eventuales que puedan competir por los sitios activos de sorción: Utilización de las ventajas de los sitemas en flujo en sistemas de extracción en fase sólida con sólidos mesoporosos híbridos de sílica. · Aplicación analítica de los sistemas FI-SPE desarrollados: Valoración y especiación e Cromo, Vanadio, y elementos del grupo IB (Au, Ag, Cu). · Evaluación crítica de los diferentes sólidos mesoporosos híbridos funcionalizados en la adsorción de iones metálicos del grupo IB, con vías a futuras aplicaoines analíticas: Estudio comparado de las variables físicas y químicas inherentes al mejoramiento de la performance analítica de los sistemas FI-SPE-ETAAS desarrollados. Se presentarán resultados novedosos y aplicables a la determinación de iones metálicos en aguas naturales, mostrando la posibilidad de expandir nuevos horizontes en el desarrollo de nuevos materiales nunca antes utilizados en la química analítica.

Abstract:
In this work we present new analytical methodologies for the determination of inorganic species of chromium, vanadium and the metals of the group IB: copper, silver and gold. The quantification has been carried out by means of flow through systems holding different solid materials able to perform the selective or specific isolation and preconcentration of the analytes avoiding the chromatographic separation as alternative for the determination. Different flow injection systems holding microcolumns packed with lab-made hybrid mesoporous materials were designed in order to perform the solid phase extraction of the target analytes. The designed flow systems were on-line coupled to different spectroscopic detectors giving rise to different applications where the hybrid mesoporous solids were employed with analytical purposes for the first time. The main goals of the work can be summarized as follows: · Design of flow injection systems (FI) suitable for studies on “speciation” and preconcentration of different analytes based on solid phase extraction (SPE) manifolds, coupled on-line to continuous detectors (UV-vis spectrophotometry) and high performance discrete detectors (atomic absorption spectrometry with electrothermal atomization, ETAAS). · Synthesis and characterization of three different silica based hybrid mesoporous materials by means of X ray diffraction (XRD), scanning electronic microscopy (SEM), infrared spectroscopy (IR) and elemental analysis. · Studies on the mechanisms of adsorption and desorption of the elemental species onto the solids and critical evaluation via the employment of kinetic models for the interaction sorbent/analyte. · Employment of kinetic discrimination schemes for the specific retention and/or release of a given analyte by taking advantage of the reproducible times of operation imposed by the flow through systems. · Analytical applications of the FI-SPE systems for the speciation of chromium and vanadium in natural waters at ultratrace levels Summary · Critical evaluation of the sorption behavior of three different solids synthetized along this work with respect to the metallic ions Cu(II), Ag(I) and Au(III). Results obtained for the determination of inorganic elemental species in natural waters will be presented. The very good performances achieved encourage the development of new materials as efficient sorbents in analytical chemistry.

Hoijemberg, Pablo Ariel. "Reacciones fotoquímicas en fluídos supercríticos: reacciones de fotodisociación" (2009) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
Los fluidos supercríticos (FSC) se usan actualmente en varios procesos tecnológicos. Una de las propiedades más interesantes de los FSC como solventes es su alta compresibilidad: muchas propiedades de equilibrio y transporte escalan con la densidad y pueden ajustarse cerca del punto crítico por cambios modestos en la presión y/o la temperatura. La alta compresibilidad de los FSC cerca del punto crítico y las interacciones atractivas solvente-soluto, causan un realzamiento local de la densidad del solvente alrededor de solutos poco volátiles, fenómeno conocido como clustering (aglutinamiento) crítico. Existe un debate acerca de las características de la esfera de solvatación en la región cuasi-crítica, en particular acerca de su fuerza y persistencia frente a la ruptura. Varios estudios indican que, cerca del punto crítico, los productos de reacción muestran una característica distintiva de la materia condensada: un efecto de caja debido al aumento local de la densidad. En este trabajo examinamos el efecto de caja en FSC al medir la probabilidad de escape de los radicales 1-bifenil-4-il-1-metil-etilo (BME·), generados a partir de la fotólisis de (1-bifenil-4-il-1-metil- etil)-tert-butil diazeno. El compuesto es un sólido relativamente volátil, estable térmicamente hasta 343 K, y soluble en FSC a densidades menores a la del valor crítico, permitiendo realizar experimentos a menos de 2 K por sobre la Tc (para CO2). Se sintetizó un compuesto de referencia para los radicales a generar: una cetona simétrica precursora de dos radicales BME· por fotólisis. Para llegar a las conclusiones de este trabajo fue necesario realizar un exhaustivo estudio de la fotofísica del diazeno, como así también de la cetona de referencia y evaluar la distribución de productos en la fotólisis de ambos compuestos. Para esto se realizaron experiencias de fotólisis resueltas en el tiempo, tanto en el régimen del picosegundo como del microsegundo, en las cuales se identificaron el estado excitado singlete π,π*, el triplete centrado en el bifenilo y el radical BME·. También se determinaron las constantes cinéticas de los procesos que ocurren en los diferentes estados excitados del diazeno (se acotaron las correspondientes a la cetona), y se determinaron rendimientos cuánticos de disociación, de transferencia de energía intramolecular, de formación del estado triplete, de conversión interna, de desaparición del diazeno y de formación de radicales libres BME·. Se realizaron medidas de fotólisis estacionaria de ambos compuestos, en las cuales se evaluó la distribución de productos que contienen la funcionalidad bifenilo. En solución de ciclohexano esto permitió la determinación del efecto de caja de solvente y de la selectividad en la formación de productos de combinación y de desproporción. A partir de la medida de la mencionada distribución de productos, se determinó el valor del factor de caja de solvente y el coeficiente de absorción molar del radical BME·. En la fase sólida cristalina, se determinó también la selectividad en la formación de productos y la exclusividad de reacción dentro de la caja rígida del cristal. Los resultados en CO2, Xe y Kr mostraron que la probabilidad de escape, que es claramente una función de la densidad del solvente, no varía en forma significativa con una temperatura T en la región cercana a la crítica (T entre 1,005×Tc y 1,08×Tc). Estos resultados no respaldan la existencia de un efecto de caja realzado debido a las fluctuaciones críticas.

Abstract:
Supercritical Fluids (SCFs) are currently used in several technological processes. One of the more interesting properties of SCFs as solvents is their high compressibility: most equilibrium and transport properties (solvation power, dielectric constant, viscosity, etc.) scale with the density and can be tuned near the critical point by modest changes of pressure and/or temperature. The high compressibility of SCFs near a critical point, coupled with attractive solvent-solute interactions, causes a local enhancement of solvent density around low-volatile solutes, a phenomenon usually referred as critical clustering. There has been some debate about the characteristics of this solvation shell in the near-critical region, in particular about its strength and persistence against disruption. Several studies indicate that, in the critical vicinity, reaction products display a distinctive feature of condensed matter: a cage effect due to the enhanced local density. In this work we examine the cage effect in SCFs by measuring the escape probability of 1-biphenyl-4- il-1-methyl-ethyl (BME·) radicals, generated from the photolysis of (1-biphenyl-4-il-1-methyl-ethyl)-tert- butyl diazene. The diazene compound is a relatively volatile solid, thermally stable up to 343 K, and dissolves in SCFs at densities below the critical value, allowing photoreaction experiments to be performed less than 2 K above Tc. To unravel the fate of the BME· radical in SCFs, an exhaustive photochemical study was previously performed in normal liquid solvents, not only for the diazeno but also for a reference compound, the symmetric ketone (BME)2CO, precursor of two BME· radicals. Time resolved photolysis experiments were conducted, both in the picosecond and in the microsecond regime, in which bands corresponding to absorption of the singlet π,π* excited state, biphenyl centered triplet and BME· radical were identified. Moreover, the kinetic constants for processes occurring in the different excited states for the diazene were determined and those of the ketone were narrowed. Quantum yields for these processes were determined: dissociation, intramolecular energy transfer, triplet state formation, inter-system crossing, internal conversion, diazene dissapearance and BME· free radical formation. Stationary photolysis of both compounds was performed to evaluate the distribution of products containing the biphenyl moiety. This allowed the determination of the solvent cage effect and the selectivity in the formation of combination and disproportionation products in cyclohexane solution. In the crystalline phase the selectivity in product formation was determined, as well as the exclusivity of the reaction inside the rigid cage of the crystal. Using the product distribution data, it was possible to calculate the cage effect or cage factor, and from it and actinometric measurements, we were able to determine a value for the BME· radical extinction coefficient. Results in CO2, Xe and Kr show that the escape probability, which is clearly a function of the solvent’s density, does not change significatively with the temperature T in the near-critical region (T between 1.005×Tc and 1.08×Tc). These results do not support the existence of an enhanced cage effect due to critical fluctuations.

López, Sergio Gabriel. "Fotofísica de colorantes en medios heterogéneos" (2010) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
Los sistemas compuestos por colorantes en medios restringidos poseen aplicaciones en los ámbitos de la ciencia, la tecnología y la salud. Por otro lado, el estudio de la fotofísica de estos sistemas es relevante para la comprensión de procesos biológicos tales como la fotosíntesis, en los que se requiere un alto grado de ordenamiento por parte de los cromóforos involucrados. Con el fin de incrementar la fracción de luz absorbida por el sistema es necesario utilizar altas concentraciones locales de colorante, lo que puede dar lugar a fenómenos de acoplamiento excitónico y a procesos de transferencia de energía. Por otra parte, la coadsorción de dos o más colorantes que presentan un importante solapamiento espectral puede extender el intervalo de longitudes de onda aprovechables por el sistema, canalizando la energía de excitación hacia un fotosensibilizador de tipo I o de tipo II, que actúe como colorante efector. En este trabajo se estudian sistemas de colorantes adsorbidos sobre celulosa microcristalina o incluidos en zeolitas. Se hace hincapié en el efecto de las interacciones colorante-colorante sobre la distribución espacial de los cromóforos, en la influencia de esta distribución sobre los procesos fotofísicos en los que éstos intervienen y en el efecto del microentorno provisto por el sólido sobre las propiedades fotofísicas de los colorantes. La posible presencia de agregados moleculares, la ocurrencia de procesos de transferencia de energía y la fuerte dispersión de luz por parte del sólido hacen indispensable la utilización de herramientas especiales a tal fin.

Abstract:
Systems composed by dyes in constrained media can be applied in the fields of science, technology, and health. Besides, the study of these systems is relevant for the understanding of biological processes such as photosynthesis, in which the chromophores are subjected to a high level of ordering. With the aim of enhancing the amount of light adsorbed by the system high dye local concentrations are required, giving place to exciton coupling and energy transfer processes. On the other hand, coadsorption of two or more dyes acting as donor- acceptor couples can extend the range of excitation wavelengths, canalizing the excitation energy towards a suitable effector, like a type I or type II photosensitizer. In this work dyes adsorbed onto microcrystalline cellulose or included into zeolites are studied. Emphasis is given to the effect of dye to dye interactions on the spatial distribution and the influence of this distribution and the microenvironment provided by the solid on the photophysics of the dye. The possibility of molecular aggregation, the occurrence of energy transfer processes and the strong light scattering that takes place within the solid make the use of special tools mandatory for this kind of studies.

Marco Brown, José Luis. "Adsorción de picloram sobre minerales arcillosos" (2011) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
La adsorción de los plaguicidas por los componentes del suelo es un proceso clave para determinar la viabilidad de las sustancias tóxicas en el suelo y su transporte a aguas superficiales y sub-superficiales y por lo tanto evaluar los riesgos por el uso del plaguicida así como el desarrollo de mejores tecnologías de remediación y dosificación. Los coloides del suelo, constituidos principalmente por los minerales arcillosos se caracterizan no solo por su gran superficie especifica, sino también por las cargas eléctricas superficiales provenientes de sustituciones isomórficas naturales, donde se producen sitios de adsorción específicos que conducen a uniones de tipo electrostáticas. En particular el herbicida Picloram (ácido 4-amino-3,5,6-tricloropicolinico) es comúnmente aplicado en la agricultura de Argentina y Brasil, entre otros países, presentando un efecto altamente tóxico sobre la microbiota del suelo. Las arcillas pilareadas (PILCs) son materiales interesantes para ser usados como catalizadores y adsorbentes, debido a sus múltiples centros cargados, amplia superficie, gran espacio interlaminar y estabilidad térmica. En este sentido, se llevó acabo un estudio de los procesos de adsorción de picloram sobre minerales arcillosos naturales y pilareados previamente caracterizados por DRX, XPS y espectroscopía de Mössbauer, análisis químico elemental y TG, determinación de: composición química superficial mediante EDS, dependencia del potencial zeta con el pH, IEPpH, área superficial, y CIC. Los minerales pilareados se sintetizaron a partir de montmorillonita y soluciones pilareantes de hierro lográndose un aumento en la capacidad de adsorción de picloram respecto al mineral sin modificar. La adsorción de picloram sobre la superficie de los minerales sucede a través de la formación de un ligando de esfera interna en un proceso de intercambio aniónico donde la interacción ocurre entre el nitrógeno piridínico y el grupo carboxílico del picloram y uno o dos centros metálicos de la superficie del adsorbente, lo que ocasiona un aumento de la adsorción con la disminución del pH. La utilización de minerales arcillosos pilareados con óxidos de aluminio y hierro, se estudió para su potencial uso como dosificadores de picloram, encontrándose un aumento de la disponibilidad del herbicida en el suelo, lo que indica que estos sólidos pueden ser la base para el desarrollo de materiales para regular la concentración de picloram en el suelo y su transporte hacia aguas superficiales y sub-superficiales.

Abstract:
The adsorption of pesticides on soil components is a key process for the determination of toxic substances availability on soils and its transport to fresh and groundwater courses and therefore to evaluate the risks for the use of the pesticide as well as the development of environmental remediation technologies and dosage. The soil colloids are mainly constituted by clays minerals and they are characterized for a large specific superficial area and permanent superficial electric charges from isomorfic substitutions that generated specific adsorption sites where electrostatic interactions can be form. In particular, the Picloram herbicide is commonly used in the agriculture of Argentina and Brazil, among other countries, presenting a highly toxic effect on the soil microbiota. Pillared clays are interesting materials to be used as catalysts and adsorbents, due to their multiple charged centers, wide surface, great interlaminar space and thermal stability. In this sense, a study of picloram adsorption on natural clay minerals and pillared clays was done. Solids were previously characterized by XRD, XPS and Mössbauer spectroscopy, TG and elemental chemical analysis, determination of: surface chemical composition by EDS, pH dependence of zeta potential, IEPpH, surface area, and CEC. Pillared clays were synthesized from montmorillonite clay and pillaring iron solutions, and it was achieved an increase in the picloram adsorption ability compared with the raw clay. Picloram adsorption on the mineral surfaces occurs through the formation of an inner-sphere complex in a anionic exchange process in wich the interaction happens between the pyridinic nitrogen and the carboxylic group of the picloram and one or two metallic centers of the surface of the adsorbent, that produces an adsorption increase with the decrease of the pH. The use of oxide iron and aluminum pillared clays, was studied for its potential use as slow or controlled release formulates. It was obtained a pesticide availability increase in the soil, what indicates that these solids can be the base for the development of materials to regulate the picloram concentration in soils and its transport toward superficial and sub-superficial waters.

Bertinetti, Brenda Verónica. "Búsqueda de agroquímicos naturales con potencial uso en agricultura sustentable a partir de cultivos de hongos" (2012-05-11) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
En esta tesis se detalla el aislamiento y la elucidación estructural de productos naturales a partir de cultivos de hongos, realizado mediante una búsqueda bioguiada utilizando ensayos de actividad antifúngica y antibiótica. También se describe la preparación y el estudio de la actividad en invernadero frente a hongos patógenos de soja, de una familia de compuestos derivados de un producto natural proveniente de un cultivo fúngico. Además, se presenta el estudio del comportamiento de esa familia de compuestos por espectrometría de masa, y el análisis de la presencia de determinados metabolitos de extractos fúngicos por HPLC-EM. Se trabajó con las especies fúngicas Penicillium canescens, Gliocladium catenulatum y Fusarium oxysporum. La especie Penicillium canescens se aisló de polen de colmenas ubicadas en el apiario del INTA (Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria) de la ciudad de Balcarce, Buenos Aires, Argentina. Las especies Gliocladium catenulatum y Fusarium oxysporum se aislaron de suelo de plantaciones de lechuga en Las Heras (Provincia de Buenos Aires). A partir de P. canescens se aislaron decetopiperazinas, pseurotina A y un tetrapéptido que no había sido descripto con anterioridad. Algunas de las dicetopiperazinas fueron responsables de la actividad antibiótica y el péptido fue responsable de la actividad antifúngica frente a Fusarium virguliforme. De G. catenulatum se aisló un nuevo metabolito 1H, 1ˈH-biindol junto con dos epipolitiodioxopiperazinas que habían sido aisladas previamente de una cepa marina de Gliocladium. Además, el compuesto 1H, 1ˈH-biindol se preparó mediante un camino sintético y mostró una actividad notable como antiparasitario frente a T. cruzi. De los compuestos indólicos sintéticos ensayados en experimentos de actividad en invernadero se obtuvieron muy buenos resultados con dos análogos que disminuyen la incidencia y la severidad del síndrome de muerte súbita en soja, comparado con un control. En los extractos de F. oxysporum se determinó la presencia de diversas ciclosporinas, además de tres depsipéptidos cíclicos, dos conocidos y uno no informado con anterioridad.

Abstract:
This PhD thesis details the isolation and structural characterization of natural products from fungi. The isolation was performed looking for antifungal and antibiotic compounds by bioguided assays. The preparation of a group of compounds related to a natural one isolated from a fungal strain and their activity against soybean fungi pathogens in greenhouse experiments are also described. In addition many compounds from the mentioned family were studied by high resolution mass spectrometry, and chemical diversity from fungal extracts was analyzed by HPLC-MS. The strains studied are Penicillium canescens, Gliocladium catenulatum and Fusarium oxysporum. Penicillium canescens strain was isolated from beehives pollen from INTA apiary in Balcarce, Buenos Aires, Argentina. Gliocladium catenulatum and Fusarium oxysporum strains were acquired from lettuce fields soil in Las Heras, Buenos Aires. Diketopiperazines, pseurotin A and a tetrapeptide were isolated from P. canescens. The tetrapeptide was unknown until now. Some diketopiperazines found were responsible for the antibiotic activity showed by the extract and the tetrapeptide showed antifungal activity against Fusarium virguliforme. G. catenulatum culture yielded a new metabolite 1H, 1ˈH-biindole and two epipolitiodioxopiperazines that have been isolated before from a marine strain of Gliocladium. Compound 1H, 1ˈH-biindole was prepared synthetically and showed interesting activity as antiparasitic against T. cruzi. Good results were obtained from greenhouse experiments with two indolic synthetic analogues which diminish incidence and severity of sudden death syndrome in soybean compared to a control compound. Several cyclosporines were found in F. oxysporum extracts apart from three cyclic depsipeptides, two already known and a new one.

Araoz, Beatriz. "Movimientos locales en películas delgadas de polímeros amorfos" (2013-03-04) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
El objetivo de este trabajo de tesis es estudiar la dinámica de los entornos sonda-caja de polímero en películas nanométricas de polímeros amorfos. Para ello se utilizaron sondas fluorescentes, altamente sensibles a las propiedades fisicoquímicas de su entorno (Rojo Nilo) embebidas en polimetacrilatos de alquilo. La emisión de la sonda se estudió a escala macroscópica (ensamble de moléculas de colorante) y a nivel de moléculas individuales. En ambos casos se analizaron las propiedades espectrales y rotacionales de la sonda en la caja de polímero. La espectroscopía de emisión de fluorescencia de moléculas individuales de Rojo Nilo mostró fluctuaciones espectrales cuya frecuencia y amplitud son independientes del espesor y tipo de polímero, mientras que las reorientaciones de la sonda dependen del espesor de la película, que esta asociado a cambios en el valor de la temperatura de transición vítrea por efecto del confinamiento. El fotoblanqueo se encuentra siempre presente en experimentos de este tipo, y con esta motivación, se propuso una solución al estudio de la dinámica rotacional del ensamble en presencia de fotoblanqueo bajo excitación linealmente polarizada. Se obtuvo así el coeficiente de difusión rotacional de la sonda en los polímeros, que explica la tendencia observada para la movilidad de moléculas individuales. Las medidas se realizaron con dos configuraciones de microscopio de fluorescencia: confocal con detección espectrográfica y de campo amplio con detección polarizada. Este último, se montó íntegramente en uno de los laboratorios de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.

Abstract:
In this Thesis, we study the dynamics of probe-polymer cage environments in thin polymer films. For this purpose, we employed fluorescent probes with a high sensitivity to the physicochemical properties of its environment, as Nile Red. The selected polymer matrixes were the polyalkylmethacrylates. The distance and interactions between the probe and its near environment (polymer cage) affect some emission features of the dye. Examples of these features are: the emission spectrum and probe reorientation. Probe emission was studied at macroscopic (ensemble of dye molecules) and single molecule level. Spectral and reorientational properties of the emission were studied. At the single molecule level, fluorescence spectroscopy of individual Nile Red molecules shows spectral fluctuations whose frequency and amplitude are independent of the thickness and the polymer type. The rotational dynamics of single molecule in the ground state, followed by polarized emission measurements, showed a dependence of amplitude and frequency of reorientation events on polymer film thickness. A new method to study probe rotational diffusion, which combines anisotropy and photobleaching with linearly polarized excitation is presented. It is based on 1-photon photobleaching and isotropic rotation of the dye. The diffusion coefficient of Nile Red in the polymer matrix of different thickness was obtained and it was correlated to single molecule reorientations results. Two fluorescence microscopy configurations were used: confocal microscopy with spectrographic detection, and wide-field microscopy with polarized emission detection. The last setup was built up in the Faculty of Exact and Natural Sciences.

Carrone, Guillermo Alejandro. "Sensores y actuadores moleculares de alta resolución espacial y temporal" (2016-03-15) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

pdf

Resumen Registro Cita

Resumen:
Se diseñaron sistemas de sensores y actuadores de dimensión molecular con el fin de tomar datos analíticos con una alta resolución espacial y temporal, y a la vez poder actuar químicamente sobre el sistema de la misma forma. Para ello se utilizó un enfoque que consiste en el diseño de actuadores en base a la química de los compuestos de coordinación de Ru(II)-bipiridina, los cuales fueron caracterizados, analizando en particular su fotoquímica. La interface entre los sensores y actuadores moleculares y el entorno macroscópico se desarrolló mediante cámaras digitales de alta resolución y de videocámaras digitales de alta velocidad y bajo costo, acopladas a microscopios iluminados por LEDs o láseres de estado sólido. Se ha sintetizado un fotoliberador de una base, la cual permite aumentar el pH de forma localizada, el cual fue utilizado en forma simultánea con un sensor basado en un indicador ácido-base, tanto en un sistema FIA como en otra clase de sistemas. La técnica utilizada para la determinación de la variable pH fue el uso de microscopía de trasmisión, lo que tiene la ventaja de evitar la necesidad de utilizar intensidades de irradiación elevadas como en el caso de técnicas de fluorescencia. También se diseñó y sintetizó un sensor de potencial redox con las bandas de absorción sintonizadas para aplicar en mediciones utilizando el mismo método de detección con cámaras CCD. Por otro lado, se diseñaron distintas sondas fluorescentes en las cuales actúa un proceso de transferencia de energía que fue utilizado para favorecer la fotoliberación de moléculas enjauladas a longitudes de ondas largas. Este fenómeno de transferencia de energía fue aplicado al desarrollo de un compuesto capaz de producir un efecto de las mismas características que la excitación convencional de dos fotones, donde la luz emitida mantiene una dependencia no lineal, sino cuadrática, respecto de la luz de irradiación, evitando la necesidad de las altísimas potencias instantáneas necesarias en la excitación de dos fotones convencional, en la que ambos fotones deben llegar en un tiempo del orden de las transiciones electrónicas. Este tipo de sondas podrían ser la base, de nuevas técnicas de microscopía de fluorescencia, permitiendo reducir enormemente los costos de equipamiento.

Abstract:
The present work involves the development of sensors and actuators with molecular dimensions to obtain analytical data with high spatial and temporal resolution and to chemically actuate on the system in the same way. The approach chosen involves the design of actuators based on the chemistry of Ru(II)-bipyridine coordination compounds which were characterised photochemically. The interface between the molecular probes and the macroscopic environment was based on high-resolution digital cameras and low cost high speed digital video cameras that were coupled to a microscope illuminated by LEDs or solid-state lasers. A caged base that photodeliveries an amine was synthesized. After irradiation the expelled base increases the pH in a localized area. It was used simultaneously an acid-base indicator as probe, in a FIA system model and other types of systems. The pH data was obtained by transmission microscopy. This provides the advantage of avoiding the need to use high irradiation intensities as with fluorescence techniques. It was also designed and synthesized a redox probe with absorption bands that were tuned in order to be compatible with the color filters of digital color cameras. Several fluorescent probes were also designed in which an energy transfer process allows the photodelivery of caged molecules with long wavelength light. This phenomenon of energy transfer was also applied to the development of a compound capable of producing an effect of the same characteristics as conventional two-photon excitation, where the emitted light maintains a nonlinear dependence but quadratic with respect to the irradiation light while avoiding the usual need of very high instantaneous power to get both photons arriving at a time on the electronic transitions. This kind of probes could be the base of new techniques of fluorescence microscopy, allowing a significant reduction on equipment costs.

http://digital.bl.fcen.uba.ar

Biblioteca Central Dr. Luis Federico Leloir - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales - Universidad de Buenos Aires
Intendente Güiraldes 2160 - Ciudad Universitaria - Pabellón II - C1428EGA - Tel. (54 11) 4789-9293 int 34