Instituto de Química del Noroeste Argentino
CONICET - Universidad Nacional de Tucumán
Argentina

Grupos de Investigación


 
 
Dr. Arancibia
Propiedades termofísicas de mezclas

Los requerimientos de parámetros fisicoquímicos en las industrias se han modificado sustancialmente en las últimas décadas. El empleo de nuevos materiales, en especial polímeros, mezclas de polímeros, cristales líquidos, soluciones micelares, surfactantes, etc., muestran la necesidad de datos experimentales y técnicas predictivas de propiedades termofísicas de estos materiales y sus mezclas con solventes. Estos datos son necesarios no solamente para un uso más eficiente en diseño de procesos, rol usual de dichas propiedades, sino para diseño u operaciones que cumplan con requerimientos ambientales estándar. Otra necesidad importante de información de las citadas propiedades incluye los procesos con materiales biológicos y farmacéuticos que involucran fluidos micelares y surfactantes.

El presente proyecto intenta profundizar estudios básicos de interacciones moleculares a través de las propiedades termofísicas en sistemas simples avanzando en el estudio de sistemas más complejos, como son aquellos donde están involucrados polímeros, surfactantes, etc. Estos sistemas presentan escasa información en la literatura científica y tienen interés industrial por sus potenciales aplicaciones.

Las interacciones entre aditivos en emulsiones y/o suspensiones dependen fuertemente de las características de las moléculas poliméricas, del tipo de surfactante y de sus concentraciones relativas, ya que las mismas tienen influencia en las propiedades del sistema como son la tensión interfacial, propiedades ópticas, viscosidad y otros parámetros reológicos.

Desde el punto de vista de la termodinámica las interacciones moleculares de mezclas liquidas se estudian a través de alguna derivada de la energía libre de Gibbs con respecto a temperatura, presión o composición con la finalidad de comprender el proceso de mezclado.

Los requerimientos de una teoría que permita explicar el comportamiento de las mezclas a partir de datos de componentes puros son el desafío permanente desde el punto de vista teórico y marcan además la importancia de las determinaciones experimentales que permitan contrastar los diferentes enfoques teóricos.

La transferencia de resultados a través de publicaciones nacionales e internacionales ha sido una constante en los trabajos realizados en este laboratorio y se propone continuar en esta tendencia a la par de incrementar los cursos de postgrados especialmente en las temáticas de propiedades termofísicas y surfactantes.
 

 
 
Dr. Catalán
Identificación de metabolitos bioactivos de plantas nativas. Búsqueda de moléculas líderes para su optimización como agentes de utilidad farmacológica.

Se realiza el aislamiento biodirigido de los principios con actividad citotóxica, antifúngica y antioxidante presentes en extractos de plantas nativas utilizadas en medicina tradicional y plantas que taxonómicamente se encuentran estrechamente relacionadas con especies reconocidas por sus propiedades terapéuticas.

El fraccionamiento bioguiado se realiza utilizando el ensayo BST (Brine Srimp Test) para detectar citotoxicidad general. Para la actividad antifúngica se realizan ensayos con hongos patógenos ya sea para el hombre o para cultivos de importancia regional (maíz, soja, poroto, etc.).

Los polifenoles totales se determinan utilizando el reactivo de Folin-Ciocalteu; el efecto depurador de radicales con el reactivo 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) y la capacidad antioxidante con el sistema micelar beta-caroteno/ácido linoléico.

En todos los casos se emplean como controles positivos antioxidantes de uso común tanto naturales (vitamina E, ácido ascórbico, ácido gálico) como sintéticos (BHT, BHA).
 

 
 
Dr. Cutín

Propiedades estructurales y conformacionales de moléculas con enlace NS

Se sintetizarán compuestos sulfonitrogenados del tipo RN=SXY y RN=S(O)XY (X,Y= F,CF3). Se realizarán investigaciones estructurales y espectroscópicas con el fin de analizar las diferentes conformaciones que las moléculas pueden adoptar, dependiendo de la sustitución en el átomo de azufre, de la presencia del átomo de oxígeno y como consecuencia del cambio de hibridación de azufre IV a azufre VI.

El efecto de los grupos R (FC(O), CF3 C(O), CF3 ) en el enlace NS y en la geometría molecular también será estudiado. Se utilizarán métodos espectroscópicos de FTIR, Raman y resonancia Raman para los compuestos en diferentes estados de agregación.

Las conformaciones moleculares para los distintos sistemas serán investigadas usando técnicas experimentales, tales como difracción de rayos X y de electrones y otros métodos espectroscópicos como 19F RMN, 13C RMN y UV-visible. Los estudios serán complementados con cálculos teóricos ab initio y de Funcionales de la Densidad (DFT) a diferentes niveles de aproximación. Estos estudios serán usados como una herramienta adicional para la identificación y asignación de las señales vibracionales observadas experimentalmente y para la determinación estructural.

Se propondrán modelos de enlace con el fin de entender los diferentes factores que influyen en las características de los enlaces en torno a las uniones simples, dobles y triples N-S.


 
 
Dr. Katz
Nuevos Complejos de Metales de Transición de Interés en Procesos Catalíticos.

Este proyecto apunta a la síntesis y caracterización de nuevos complejos polinucleares de metales de transición en bajos estados de oxidación; particularmente rutenio y renio con ligandos polipiridínicos aceptores de electrones.

Las propiedades de dichos compuestos serán determinadas mediante técnicas espectroscópicas, electroquímicas, fotofísicas y de difracción; estos datos experimentales se complementarán con cálculos mecano-cuánticos.

Se intentará testear las modernas teorías de las reacciones redox; en particular, en los complejos dinucleares de valencia mixta, se estudiarán los procesos de transferencia intramolecular de electrones en la zona invertida de Marcus.

Los sistemas que presenten una separación fotoinducida de cargas eficiente podrán ser utilizados como modelos en la construcción de dispositivos moleculares convertidores de energía solar en energía eléctrica o química y como sensores de propiedades fisicoquímicas.

También se intentará descubrir aplicaciones en la catálisis de reacciones orgánicas no contaminantes del medio ambiente y en la síntesis de compuestos orgánicos de importancia industrial.

Los resultados a obtener serán entonces de interés en conversión de energía, en electrónica molecular y en el diseño de nuevos catalizadores térmicos.

Se prevé además la formación de recursos humanos en el área de la Fisicoquímica Inorgánica, especialmente relacionada a la Ciencia de Materiales.
 

 
 
Dra. Bardón
Productos naturales controladores de insectos-plaga del Noroeste argentino

Continuando con nuestras investigaciones de metabolitos secundarios de plantas capaces de producir toxicidad en plagas de insectos del noroeste argentino, proponemos en el siguiente proyecto investigar grupos de compuestos puros que fueron aislados e identificados por nosotros en los últimos años.

En ensayos preliminares realizados en nuestro laboratorio los productos mayoritarios mostraron efectos tóxicos, esterilizantes o antialimentarios contra Spodoptera frugiperda o fototóxicos y disuasivos a la oviposición de la mosca de los frutos Ceratitis capitata (mosca del Mediterráneo).

Nuestro grupo cuenta con series de sesquiterpenoides, diterpenoides, cumarinas, glicósidos estirénicos y bis bibencilos, provenientes de especies de Asteraceae, Rutaceae, Pteridophytae y Hepaticae. Se planifica la realización de ensayos en laboratorio y posteriormente a campo empleando los insecticidas de origen natural de probada eficacia en laboratorio.

Se emplearán como modelos experimentales los lepidópteros Cydia pommonella, Manduca sexta y Spodoptera frugiperda, así como una especie de coleóptero: Orizaephilus surinamensis y dos especies de dípteros: Ceratitis capitata y Anastrepha fraterculus. Los efectos antialimentarios se estudian empleando ensayos de elección alimentaria. Los efectos tóxicos se estudian incorporando los metabolitos secundarios a las dietas de insectos. A fin de entender los mecanismos de acción de los productos antialimentarios se pondrá a punto la técnica electrofisiográfica que permite estudiar la respuesta neurológica de los insectos frente a elicitores del apetito. Asimismo se pueden determinar por esta técnica los disuasores alimentarios.

Un aspecto de los mecanismos de acción de las sustancias insecticidas se aborda empleando microscopía optica y electrónica de los insectos afectados por los tratamientos. Una nueva propuesta del presente proyecto consiste en evaluar fitoestrógenos de plantas endémicas del noroeste argentino como controladores de insectos de la región. A tal fín se realizará un screening de extractos de especies de la familia Fabaceae para determinar su toxicidad sobre lepidópteros y dìpteros investigandose la presencia de isoflavonas (fitoestrógenos) en dichos extractos.

Proponemos además el inicio de investigaciones tendientes a controlar el parásito humano Giardia lamblia con productos naturales, en el marco de un proyecto en colaboración con la Cátedra de Parasitología de la Facultad de Bioquímica, Química y Farmacia (UNT).

Finalmente, para evaluar de forma integral los productos controladores de insectos es importante averiguar el impacto de éstos productos sobre otros animales del ecosistema, particularmente aquellos sensibles. A tal fin, en este proyecto, se propone el estudio de la toxicidad de los productos insecticidas que se encuentren, frente al molusco sensible Biomphalaria peregrina, ampliamente distribuido en la región.
 

 
 
Dra. Ben Altabef
Estructura y reactividad de sistemas inorgánicos, orgánicos y biológicos

Esta línea de investigación apunta a la síntesis, purificación y caracterización de nuevos compuestos inorgánicos y orgánicos de interés industrial y farmacológico y al estudio estructural de sustancias preparadas en nuestro laboratorio y/o conocidas a fin de determinar sus reactividades químicas.

Se abordarán las síntesis y estudios estructurales de derivados iónicos y covalentes de los ácidos CX3YO2OH (X= H, F, Cl, Br), (Y= S, C), sustancias halogenadas, compuestos con grupos sililo (SiH3) y germilo (GeH3), compuestos con metales de transición, confórmeros de la serie isomérica del (2-furil) imidazol, polifenoles y moléculas de interés biológico como aminoácidos.

Se estudiará la interacción de membranas lipídicas con distintos tipos de solutos: compuestos organofosforados, organosulfurados, polihidroxilados y aminoácidos a efectos de estudiar las propiedades químicas asociadas a los sitios específicos de interacción sobre las bicapas lipídicas y así poder dilucidar su mecanismo de acción (efectos tóxico o quimioprotector) en los sistemas biológicos.

Se utiliza para realizar este plan técnicas espectroscópicas en infrarrojo, Raman, UV-visible y de fluorescencia y se estudiarán los sistemas en todos los estados de agregación posibles, complementándose el análisis con otras herramientas tales como espectroscopías de masa y de RMN, difracción de electrones (GED), difracción de Rayos X, técnicas de deuteración, medidas de dispersión inelástica de neutrones (INS) y cálculos semiempíricos y ab-initio. Se determinan los campos de fuerza moleculares y se correlacionan las propiedades de las moléculas en estudio según las series que se aborden.

 
 
Dra. Isla
Determinación de la funcionalidad de moléculas fotoprotectoras aisladas de plantas que habitan en ecosistemas extremos del Noroeste Argentino. Potencial aprovechamiento en áreas de salud, veterinaria, agricultura e industria alimenticia

Durante los últimos años hubo una creciente preocupación por los efectos potencialmente dañinos de la radiación ultravioleta sobre los seres vivos y el medio ambiente. A pesar de las condiciones climáticas hostiles (clima seco, baja presión atmosférica, amplio rango de temperatura y alta radiación solar), muchos organismos son capaces de vivir en ecosistemas naturales a más de 3.000 metros sobre el nivel del mar (msnm). Entre las estrategias desarrolladas por estos seres vivos se encuentran las de biosíntesis de compuestos que generan mecanismos de protección hacia la RUV. Al tratarse de ambientes especiales, que están sometidos a condiciones extremas, es probable que muchas de las moléculas sintetizadas que ejercen estas funciones fotoprotectoras sean completamente nuevas y/o presenten actividades diferentes o mejores que los compuestos ya descriptos.

Este proyecto propone a) la implementación de un programa de bioprospección de ecosistemas de altura del Noroeste argentino (Tucumán, Catamarca y Jujuy) b) el aislamiento y determinación de la funcionalidad de moléculas fotoprotectoras de plantas acuáticas y terrestres que habitan en esos ecosistemas c) el estudio de potenciales usos de las mismas en áreas de salud, cosmética, veterinaria, agricultura e industria alimenticia Se prevé generar un proceso socioeconómico útil para la región NOA y para el país, que permita la CONSERVACION y el APROVECHAMIENTO del patrimonio florístico de zonas extremas del NOA así como MEJORAR la calidad de vida de la población.
 

 
 
Dra. Ribotta
Corrosión, estabilidad y caracterización de películas pasivas y de electrodepósitos nanoestructurados sobre superficies metálicas

La protección de superficies metálicas a la corrosión juega un papel destacado en las tecnologías actuales. Una forma de alcanzar este objetivo es producir películas de óxidos mediante pasivación anódica del metal base; otra alternativa es electrodepositar metales o aleaciones sobre dicho metal. En ambos casos se busca alcanzar una condición de máxima estabilidad de la superficie metálica.

Con estas ideas como punto de partida, en el presente proyecto se realizará el estudio de procesos de disolución, pasivación y envejecimiento de las películas de óxidos electroformadas sobre electrodos de cobre en medios acuosos alcalinos en presencia de moléculas orgánicas pequeñas, como cisteína y cafeína y se evaluará el grado de estabilidad que alcanzan como consecuencia de la interacción generada.

Asimismo, se analizará la electrodeposición de aleaciones nanoestructuradas de níquel-tungsteno sobre acero a fin de obtener recubrimientos resistentes a la abrasión y corrosión. Dentro de este contexto se determinará el efecto que tienen la condición hidrodinámica del sistema, el pH, la composición de la solución electrolítica, y las perturbaciones de potencial aplicadas.

Por otra parte se caracterizarán morfológica y electrónicamente las películas pasivas electroformadas, con la participación de las moléculas orgánicas y la estructura nanocristalina de los electrodepósitos. El estudio electroquímico y de análisis de la superficie se complementará con el desarrollo de modelos teóricos de reacción con capacidad predictiva, los cuales deberán corresponder a interpretaciones basadas en descripciones fisicoquímicas, coherentes con los procesos estudiados, que estarán vinculados a problemas de corrosión y de protección de metales.

Dentro de las actividades mencionadas está contemplado además, la formación de recursos humanos en el campo de la Electroquímica, en estrecha relación con la Ciencia de Materiales y la Nanotecnología.
 



ISSN 2250-5946