Perlas de montmorillomita y alginato como adsorbentes de contaminantes emergentes en columnas Autores:Correa, Hilda Edith Fecha: 01/01/2024Resumen:La contaminación de cuerpos de agua por fármacos es un problema creciente que afecta la salud ambiental y humana. Los fármacos, una vez consumidos, se excretan en forma de metabolitos y se vierten en las aguas residuales, lo que puede tener consecuencias nocivas para los ecosistemas acuáticos y la salud humana.Entre los fármacos detectados en cuerpos de agua, la isoniazida y la metformina son dos ejemplos relevantes. La isoniazida, un medicamento antituberculoso, ha sido detectada en concentraciones significativas en aguas superficiales y subterráneas. La metformina, un medicamento para tratar la diabetes tipo 2, también ha sido encontrada en agua potable y aguas residuales.La adsorción de fármacos en cuerpos de agua utilizando materiales como perlas de montmorillonita y alginato es una técnica prometedora para eliminar contaminantes farmacéuticos. Estos materiales han demostrado una alta eficiencia en la adsorción de fármacos como el ibuprofeno, paracetamol y antibióticos.Estudios han demostrado que la combinación de montmorillonita y alginato puede mejorar la eficiencia de adsorción y estabilidad de los materiales.En este trabajo se presentan los resultados preliminares de los ensayos de adsorción de metformina e isoniazida columnas realizados con el perlas de montmorillonita y alginato (MTA2).Los ensayos de adsorción se realizaron en una columna con las perlas MTA2 como relleno. La longitud de la columna fue de 7 cm y 2 cm de diámetro, se empleó un flujo de 1,5ml/min controlado por una bomba peristáltica. La concentración inicial de metformina e isoniazida fue de 53,6 mg/L, con un pH inicial ajustado en 3 y 3,4 para isoniazida y metformina, respectivamente.La cuantificación de los fármacos se realizó midiendo a diferentes longitudes de onda (ʎ metformina =233 nm, ʎ isoniazida=265nm) con un espectrofotómetro UV-VIS. Los datos experimentales se ajustaron con los modelos de Langmuir y Freundlich. Luego se calcularon los valores de capacidad de adsorción máxima para cada ciclo de adsorción.Durante el primer ciclo de adsorción de metformina se calculó una capacidad de adsorción máxima (Qmáx) de 23,24 mg/g ajustando los datos experimentales al modelo de Langmuir, mientras que en el segundo ciclo la Qmáx= 20,59 mg/g fue calculada por el modelo de Freundlich. Por otro lado, la Qmáx= 21,87mg/g para isoniazida se calculó con el modelo de Freundlich en el primer ciclo, mientras que en el segundo ciclo la Qmáx= 29,70 mg/g fue calculada con el modelo de Langmuir.La diferencia entre los ajustes de los datos experimentales puede deberse a la saturación de los sitios de adsorción en el primer ciclo y a un cambio de los mismos por la interacción con las moléculas de fármaco.Compartir:
Estrategias sustentables de diseño de agentes de sostén cerámicos para la extracción de hidrocarburos no convencionales a partir de materias primas no tradicionales Autores:Anaya, Ricardo Javier Fecha: 01/01/2024Resumen:Argentina ocupa el segundo y cuarto puesto en el mundo en recursos de petróleo y gas no convencionales, respectivamente. La formación Vaca Muerta (VM) posee una superficie de 30.000 km2 y los hidrocarburos se encuentran a profundidades mayores a los 3000 m. Las formaciones no convencionales de tipo shale, como VM, se caracterizan por tener permeabilidades muy bajas y por contener a los hidrocarburos en microporos aislados, de modo que su extracción no se puede realizar por los métodos convencionales. Para generar permeabilidades que faciliten la extracción del petróleo y gas es necesario efectuar operaciones de estimulación hidráulica. Este proceso consiste en inyectar al pozo fluidos de fractura, a elevada presión, con el fin de generar fisuras en la roca que actúen como canales para la extracción de los hidrocarburos. Los agentes de sostén (AS) son materiales granulares, de 0.2 a 1.5 mm de diámetro, cuya función principal es mantener abiertas las fracturas generadas por la estimulación hidráulica.En Argentina hay actualmente más de 200 pozos no convencionales operativos y la preparación de cada uno consume, en promedio, 2000 toneladas de AS. Los AS deben cumplir con rigurosas especificaciones técnicas, como distribución granulométrica, resistencia mecánica y conductividad hidráulica del lecho, entre otras. Los AS pueden clasificarse en dos grandes grupos según su composición: arenas naturales y agente de sostén cerámico (ASC). El objetivo general del plan de trabajo es generar conocimiento básico y aplicado para establecer la tecnología y la ingeniería conceptual de la fabricación de ASC, mediante la incorporación de materias primas no tradicionales en su composición. Se hará foco en la reutilización de subproductos (residuos) de la industria local como una parte de las materias primas, generando ciclos sustentables dentro del marco de la economía circular.El estudio consiste en el desarrollo escala laboratorio y banco, identificando, explorando y optimizando las variables y propiedades tecnológicas críticas de procesamiento, con el objeto de generar la información necesaria para el desarrollo de estas tecnologías. Con el fin de favorecer una producción nacional y competitiva, se eligieron materias primas nacionales, abundantes y de bajo costo, permitiendo también facilitar el escalado del material. Los residuos evaluados hasta el momento son el vidrio reciclado, la ceniza de cáscara de arroz y la escoria de alto horno, los cuales fueron pre-caracterizados mediante difracción de rayos x, análisis térmico diferencial y termogravimétrico, entre otras, para determinar posibles formulaciones y temperaturas de sinterización. Los resultados obtenidos al hasta el momento mostraron que se obtienen AS competitivos, debido a su baja densidad (2.5 g/cm3) y buena relación de rotura (7.8 % en peso de rotura a 5000 psi, o 34.5 MPa), considerando la ruta de procesamiento de bajo costo involucrada.Compartir:
Desarrollo y caracterización de nuevos materiales cerámicos porosos con microestructura tipo aguja de sistemas AL2O3-SIO2-(MOX) Autores:López, Paula Virginia Fecha: 01/01/2024Resumen:El resumen del plan de investigación se describió en la edición del EBEC 2022 (https://revistas.unlp.edu.ar/InvJov/article/view/15621). Los avances de la investigación realizados hasta el presente se resumen a continuación:- Caracterización de avanzada de los cerámicos de mullita desarrollados: estudio de las propiedades mecánicas y de fractura, resistencia al choque térmico.- Prueba de concepto: desarrollo de permeabilímetro, evaluación de la capacidad de filtrado de aire de los materiales cerámicos seleccionados. Impresión 3D de piezas cerámicas de formas cilíndricas y andamios reticulados, evaluación de la estabilidad dimensional de las piezas al secado y sinterizado, caracterización mediante microscopía óptica y SEM, descripción de la morfología microscópica-macroscópica de los materiales, estudio de las propiedades mecánicas (compresión) de los andamios.- Escritura de la Tesis (actualmente).Compartir:
Bioplásticos activos biodegradables en suelo para aplicaciones agronómicas Autores:Sierra Montes, Luisa Fernanda Fecha: 01/01/2024Resumen:La incorporación de fibras naturales como agentes de refuerzo en matrices poliméricas ofrece una estrategia eficaz para el diseño de materiales con propiedades optimizadas, adecuados para diferentes aplicaciones. Las fibras naturales destacan por su bajo costo, alta resistencia y biodegradabilidad. En este sentido, el cultivo de Helianthus tuberosus (topinambur) es relevante como fuente de inulina y biocombustible, generando subproductos aéreos que, actualmente, son desaprovechados. A su vez, el almidón es una fuente abundante y de bajo costo que, en presencia de plastificantes, se transforma en almidón termoplástico (TPS), un polímero biodegradable compatible con los métodos convencionales de procesamiento industrial.El objetivo de este estudio fue caracterizar las fibras lignocelulósicas obtenidas de la biomasa aérea de topinambur y evaluar su potencial como refuerzo en películas basadas en almidón de mandioca. Se formularon sistemas compuestos de almidón (70%), glicerol (10%), sorbitol (10%), agua destilada (10%) y fibra de topinambur (0-10% en peso de almidón). Las mezclas fueron extruidas en una extrusora monotornillo y los extruidos obtenidos se termocomprimieron para formar películas. Las superficies de criofractura de las películas se observaron bajo el microscopio SEM. Las propiedades ópticas y de barrera UV-visible fueron evaluadas mediante espectrofotometría y colorimetría CIELab. Las propiedades mecánicas de las películas fueron analizadas según la norma ASTM D882 en una Instron 5569. Se evaluó la biodegradabilidad en suelo de los materiales mediante ensayos estandarizados de respirometría en un Oxitop (WTW) durante 120 días.Las fibras de topinambur presentaron una composición química de 88,6% de fibra total (24,1% lignina, 14,3% hemicelulosa y 41,4% celulosa), 8,5% de cenizas y 0,68% de lípidos. La adición de un 10% de fibra aumentó el módulo de Young en un 70%, destacando su capacidad como refuerzo. Las micrografías SEM confirmaron una interacción eficaz entre la fibra y la matriz polimérica, lo que favorece la integridad estructural del material. Las propiedades ópticas y de barrera al UV-visible del TPS, así como su opacidad y los parámetros cromáticos a* y b*, aumentaron con el contenido de fibra. Los ensayos de biodegradación mostraron que las películas de almidón reforzadas con fibra de topinambur alcanzaron una biodegradación superior al 55% tras 110 días. Estos resultados posicionan al residuo de topinambur como un refuerzo lignocelulósico innovador y funcional para la obtención de materiales biodegradables, alineado con los principios de la economía circular. Asimismo, se han formulado mezclas de almidón-PBAT (un polímero sintético biodegradable) evaluando la necesidad de agentes compatibilizantes. Estos sistemas se procesaron mediante técnicas que permiten su escalado y se están caracterizando las propiedades que condicionan su aplicación en el área agrícola.Compartir:
Diseño de hidrogeles poliméricos combinados con porosidad anisotrópica para ingeniería de tejido óseo y cartilaginoso Autores:Sanchez Dova, Anaclara Fecha: 01/01/2024Resumen:El presente proyecto tiene como objetivo el desarrollo de hidrogeles poliméricos con porosidad anisotrópica e isotrópica para su aplicación en Ingeniería de tejido óseo y cartilaginoso. Los hidrogeles se basarán en la combinación de Alginato de sodio (AlgNa) como polielectrolito aniónico (PEA) y un polielectrolito catiónico (PEC) sintético, formando biomateriales porosos unidos electrostáticamente que funcionarán como scaffolds en la reparación de los tejidos. Estudios previos han demostrado que la porosidad anisotrópica (poros ordenados alineados) mejoran las propiedades osteogénicas y condrogénicas de los materiales, aumentando su efectividad en la regeneración tisular y en la integración. El AlgNa es un polisacárido natural derivado de algas que posee buena biocompatibilidad y baja toxicidad como biomaterial. Sin embargo, sus limitaciones mecánicas en medios acuosos reducen su potencial como material estructural para aplicaciones biomédicas. Para abordar este desafío, se propone su combinación con un polímero sintético. Para obtener el PEC sintético se realizaron reacciones a partir de 2-(dimetilamino) etilmetacrilato (DMAEMA) y acetato de vinilo (AV), variando sus relaciones molares en la mezcla inicial de reacción; los copolímeros obtenidos fueron caracterizados mediante Resonancia Magnética Nuclear (RMN) y Espectroscopía Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR) con el fin de estudiar su composición. Se observó que incrementar la cantidad de DMAEMA resulta en un aumento mayor en el copolímero final, sugiriendo una mayor reactividad de este monómero. El PEC obtenido se combinó con AlgNa utilizando ultrasonido para mejorar la compatibilización entre los polímeros. Luego, se obtuvieron los scaffolds a partir de la liofilización de los materiales compatibilizados. La caracterización de los hidrogeles se realizó mediante FTIR, donde se observaron señales características de sus componentes y un corrimiento de estas señales en las matrices obtenidas, lo que podría ser un indicio de la interacción entre los polielectrolitos. Los scaffolds con porosidad anisotrópica con poros alineados en una dirección se lograrán por liofilización con tratamiento previo de enfriamiento controlado. En paralelo, se realizaron estudios in vitro para evaluar la biocompatibilidad y la capacidad osteogénica y condrogénica de los scaffolds. De los materiales ensayados, ninguno resultó ser citotóxico y aquel con mayor proporción de DMAEMA en el PEC resultó el más favorable para la viabilidad celular. Se emplearán en un futuro marcadores fenotípicos por PCR para determinar la capacidad de estos para inducir la diferenciación celular. A largo plazo, este proyecto busca ofrecer una alternativa innovadora y eficaz para el tratamiento de patologías que afectan el tejido óseo y cartilaginoso, las cuales representan un desafío debido al incremento en la incidencia de osteoporosis y a la extensión de la expectativa de vida.Compartir:
Diseño y obtención de polimerosomas para el encapsulamiento y liberación controlada de principios activos Autores:Bada, Romina Andrea Fecha: 01/01/2024Resumen:Los polimerosomas son nanopartículas compuestas por polímeros anfifílicos, los cuales presentan ventajas significativas [1]. Existe un gran interés en el uso de nanopartículas como plataformas innovadoras para el transporte y liberación controlada de fármacos que presentan limitaciones cuando se administran de forma directa en el organismo [2]. En nuestra investigación, diseñamos vesículas para encapsular risedronato, un medicamento empleado en el tratamiento de trastornos relacionados con el metabolismo mineral y óseo, utilizando polimerosomas formados por el autoensamblaje de un copolímero anfifílico tribloque. Este copolímero contiene polietilenglicol (PEG) como bloque hidrofílico y un copolímero estadístico de benzoato de vinilo (VBz) y fumarato de diisopropilo (FIP) como bloque hidrofóbico. La síntesis del copolímero se llevó a cabo mediante polimerización por transferencia de cadena con adición-fragmentación reversible (RAFT), obteniendo una fracción de masa hidrofílica (f) del 30%, adecuada para la formación de vesículas mediante autoensamblaje. Mediante el método de inyección de solvente, logramos producir vesículas de unos 54 nm, con un diámetro hidrodinámico promedio Z de 163 nm. Posteriormente, se prepararon polimerosomas cargados con risedronato para evaluar su potencial como sistema de liberación del fármaco. Las vesículas cargadas conservaron un tamaño similar al de las vesículas vacías, y se determinó mediante HPLC que contenían 12 ± 2 mg de risedronato por gramo de polímero. Los ensayos de liberación demostraron que el risedronato se liberó de forma sostenida durante un periodo de hasta 10 días. Además, analizamos la citotoxicidad y la viabilidad celular usando células RAW264.7, un tipo de macrófago murino. Tanto las vesículas vacías como las que contenían risedronato no afectaron la proliferación, viabilidad celular ni la producción basal de óxido nítrico a las concentraciones estudiadas. Sin embargo, estas partículas inhibieron parcialmente la producción de óxido nítrico inducida por lipopolisacárido (LPS) en los macrófagos.Referencias[1] Rideau E, Liposomes and polymersomes: a comparative review towards cell mimicking, (2018) Royal Society of Chemistry.[2] Dan N, Design and Development of New Nanocarriers, (2018) Elsevier Inc. Cap 1Compartir:
Desarrollo de nanocompuestos poliuretánicos biobasados libres de isocianato con potenciales aplicaciones como recubrimientos Autores:Lorenz, Julieta Mariel Fecha: 01/01/2024Resumen:Desde el punto de vista de la química verde y sostenible, existe en la actualidad un gran interés en la industria del poliuretano por lograr la transición desde los poliuretanos producidos de materias primas de origen petroquímico hacia los poliuretanos libre de isocianato obtenidos en base a reactivos derivados de recursos renovables y sin utilizar reactivos tóxicos en sus pasos de producción. Por esto, en las últimas décadas se ha abordado el estudio y desarrollo de vías más limpias para su producción excluyendo el uso de isocianatos dando lugar a los poliuretanos libres de isocianato (NIPU), donde la reacción de adición entre carbonatos cíclicos y diaminas (que conduce a la obtención de polihidroxiuretanos - NIPHU) es uno de los más promisorios debido a que también permite incorporar el uso de diferentes recursos renovables para su producción. Sin embargo, los NIPHU presentan en su estructura grupos hidroxilo en su cadena que afectan a la segregación de fase que en los poliuretanos convencionales es la responsable de las propiedades mecánicas de estos últimos. Por esto, se puede recurrir a la preparación de materiales poliuretánicos nanocompuestos para mejorar sus propiedades, donde un nanorefuerzo poco explorado en estos sistemas son los nanocristales de celulosa (NC). Para mejorar su incorporación a matrices de naturaleza hidrofóbica, se puede recurrir a la funcionalización de la superficie de estos, aunque produciendo la pérdida de los grupos -OH de la superficie que afectará la interacción con dicha matriz de NIPHU. Se propone así avanzar en la producción de materiales poliuretánicos nanocompuestos libres de isocianato con un alto contenido de componentes provenientes de fuentes renovables, basados en reactivos derivados de aceites naturales y empleando NC (nativos u organomodificados, O-NC) como nanorefuerzos. Para lograr esto se optimizará la producción de carbonatos cíclicos a partir de aceites vegetales epoxidados. Los carbonatos obtenidos se combinarán con diaminas para la preparación de NIPHUs, recurriendo también a la incorporación de contenidos variable de nanorefuerzo (NC u O-NC) para elaborar materiales nanocompuestos. Así, la incorporación de NC o NC organomodificados a matrices de NIPHU biobasados generará una serie de nuevos materiales poliuretánicos que cubrirán las necesidades actuales y que encontrarán un número creciente de aplicaciones diversas en función de su desempeño en término de sus propiedades.Compartir:
Nanoestructuras de semiconductores II-VI combinados con grafeno (y derivados) para aplicaciones tecnológicas Autores:Melia, Lucas Fabián Fecha: 01/01/2024Resumen:El presente plan de trabajo tiene como objetivo la síntesis y estudio de nanoestructuras basadas en semiconductores del grupo II-VI, con especial énfasis en el ZnO, combinado con grafeno y sus derivados. Estas combinaciones ofrecen un gran potencial para aplicaciones tecnológicas diversas, como la mejora en la eficiencia de dispositivos fotovoltaicos, específicamente en celdas solares sensibilizadas por colorantes (DSSC), así como en la adsorción y fotocatálisis de contaminantes en agua. El enfoque del trabajo es aprovechar las extraordinarias propiedades sinérgicas entre el ZnO y el grafeno (o derivados), donde el primero actúa como semiconductor clave y el segundo incrementa la transferencia de carga y el rango de absorción solar. Esto permitirá abordar las limitaciones actuales en cuanto a la absorción de luz y el transporte de electrones, optimizando los materiales a nivel nanométrico.Primeramente, se obtendrá grafeno mediante la técnica de deposición química en fase vapor (CVD), una técnica bien establecida para la producción de grafeno de alta calidad. Posteriormente, se llevará a cabo la electrodeposición de semiconductores como el ZnO, un método no solo efectivo por su bajo costo y simplicidad, sino también escalable y adecuado para el crecimiento de películas delgadas sobre grandes áreas. Estas nanoestructuras resultantes serán caracterizadas mediante espectroscopía UV-Vis y técnicas avanzadas de microscopía electrónica y de fuerza atómica, lo que permitirá determinar su morfología y propiedades estructurales. Además, se optimizarán parámetros de crecimiento como la corriente aplicada, la temperatura del baño y la concentración de precursores para mejorar la microestructura y, por ende, el desempeño de los dispositivos fotovoltaicos.Si bien el plan es mayoritariamente experimental, se propone el uso de cálculos ab-initio para entender los mecanismos de nucleación y crecimiento de estas nanoestructuras, así como el impacto del dopaje con litio (Li) en sus propiedades electrónicas y ópticas. Esto complementará el trabajo experimental, permitiendo optimizar los procesos de síntesis y predecir comportamientos a nivel teórico.El desarrollo de estos materiales no solo tiene implicaciones en el ámbito de las energías renovables, sino también en aplicaciones industriales relacionadas con la remediación ambiental. En este sentido, la versatilidad de las heteroestructuras basadas en ZnO y grafeno les confiere un potencial significativo para mejorar los procesos de fotocatálisis y la eficiencia de celdas solares, brindando soluciones sostenibles y económicas para la creciente demanda energética y la conservación del medio ambiente.Compartir:
Desarrollo de membranas fibrosas conteniendo nanopartículas de plata para tratamiento de contaminantes en agua Autores:Zabala, Guadalupe Valeria Fecha: 01/01/2024Resumen:La contaminación de los recursos hídricos es un problema emergente muy grave en la actualidad, una de las consecuencias de la actividad humana en los últimos tiempos.Dado que el agua es esencial para el desarrollo sostenible, la producción de energía y alimentos, los ecosistemas saludables y toda forma de vida, ha surgido la imperante necesidad de proteger este recurso mediante diversas estrategias de remediación y eliminación de sus contaminantes. Dentro de ellas, la tecnología de membranas poliméricas es una de las más eficientes debido a su alta capacidad de separación, facilidad de operación y rentabilidad. Por otro lado, la posibilidad de incluír en ellas distintos nanomateriales brinda mejoras en su rendimiento y añade nuevas propiedades que podrían ser de gran utilidad para la aplicación buscada. En particular, las nanopartículas de plata portan características antimicrobianas y/o catalíticas que las vuelven muy valiosas para esta aplicación.De este modo, en este trabajo se propone la obtención de membranas poliméricas fibrosas nanocompuestas que puedan realizar simultáneamente la separación física y la degradación catalítica de contaminantes en un sistema integrado, utilizando metodologías amigables con el medio ambiente. Para lograr esto se propone la generación de dispersiones poliméricas en base acuosa, la síntesis de las Ag-NPs mencionadas a partir de biomoléculas obteniendo dispersiones de las mismas, la preparación de las formulaciones acuosas polímero-NPs aptas para ser empleadas en electrohilado, y por último la elaboración de las membranas propiamente dichas mediante ésta técnica, que tiene la capacidad de crear fibras en escala nanométrica.Posteriormente, se propone la caracterización estructural completa de los materiales sintetizados para establecer una correlación entre las variables de síntesis y procesamiento con la morfología y las propiedades finales de los materiales compuestos y sus membranas como así también la evaluación del desempeño catalítico logrado.Compartir:
Simulaciones computacionales de arcillas modificadas con interés tecnológico Autores:Polcowñuk Iriarte, Ivan Aitor Fecha: 01/01/2024Resumen:El plan de investigación consiste en estudiar sistemas basados en arcillas, principalmente en caolín. Para lo cuál se hará uso de cálculos de primeros principios y determinaciones experimentales para establecer modelos que permitan describir la complejidad existente en las arcillas naturales y los cambios que se producen durante su activación térmica.Haciendo uso de la Teoría del Funcional Densidad (DFT) se pretende determinar las estructuras de equilibrio de distintas arcillas del grupo caolinita, estudiar propiedades de los sistemas obtenidos y analizar posibles transiciones entre fases cristalinas. Además, se buscará comparar los resultados de predicciones con medidas experimentales para evaluar los alcances de las metodologías empleadas en el modeladoCompartir:
