Ciencias con mención en Química

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Aportes de las técnicas de análisis químico en el estudio de monedas
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-02-14) Aguirre Cuba, Ernesto Alonso; Ortega San Martín, Luis
El presente estudio se centra en la recopilación de información acerca de estudios numismáticos alrededor del mundo, así como de los realizados en el Perú. Se observa que los estudios numismáticos realizados a través de técnicas de análisis químico, en su mayoría, permiten estudiar las monedas sin generar daños visibles y obtener datos de su composición elemental superficial que se pueden relacionar con etapas económicas de la sociedad que acuñaba dichas monedas, la procedencia de estas, el tipo de acuñación, la diferenciación entre una moneda verdadera de una falsa, entre otros. Sin embargo, estos estudios presentan una dificultad al poder analizar el núcleo de la moneda de manera apropiada debido un fenómeno denominado enriquecimiento superficial que consiste en el incremento composicional de un metal en la superficie respecto a la composición real del núcleo de la moneda. En el caso del Perú, no se han realizado muchos estudios numismáticos apoyados por un estudio químico salvo unos estudios realizados sobre monedas coloniales, monedas de uno y dos céntimos (1950-1965), y monedas de Sol de plata de 9 décimos (1863-1917). Gracias a estos estudios se ha podido observar que hubo un envilecimiento en las monedas de uno y dos céntimos mientras que en el caso de las monedas de Sol de plata se realizó un análisis cuantitativo en el cual se observó que la composición superficial de estas estaba alrededor de 97-98 % en peso de plata que no va acorde a la norma monetaria de esa época, además de la presencia de elementos diferentes a la plata y cobre. La presencia de estos elementos, así como la diferencia de la composición de plata hallada respecto a la teórica da pie a una nueva investigación.
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Análisis de composición de microbiota en procesos de sucesión ecológica en suelos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-02-17) Gonzales Matushita, Layla Mariana; Cosio Caravasi, Eric Gabriel
Los ecosistemas son comunidades complejas y dinámicas que cumplen funciones de gran importancia a escala planetaria, sirven como reservorios de recursos y alojan una gran diversidad de especies biológicas. Sin embargo, estas comunidades sufren variaciones a lo largo del espacio y tiempo, dichas variaciones pueden ser seguidas y estudiadas durante los procesos de sucesión ecológica, los cuales involucran procesos de extinción y repoblación en los ecosistemas. En este contexto, el cambio climático es un problema actual cuyas consecuencias afectan la diversidad biológica de los ecosistemas pudiendo desencadenar procesos de sucesión continua y dinámica. Estas consecuencias pueden ser notadas a un nivel macro como la alteración o destrucción de ecosistemas, pérdidas en la diversidad de especies en áreas determinadas, entre otros. Estos cambios macro se ven representados y pueden ser estudiados a un nivel micro por el análisis de microbiota de suelos. Esta microbiota es vital en los ecosistemas pues participa en los ciclos biogeoquímicos de los elementos necesarios para el desarrollo de la comunidad como lo son el nitrógeno, fósforo y carbono. Para su análisis, el presente trabajo presenta tres estrategias que proveen información de naturaleza complementaria y que, en su conjunto, permiten evaluar dinámicas sucesionales de una manera más precisa y con potencial predictivo.
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La matemática del sistema periódico de los elementos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-02-17) Flores Turpo, Alberto Einstein; Kong Moreno, Maynard
El presente trabajo de investigación muestra el estado del arte que se tiene sobre la matemática del sistema periódico, siguiendo un estudio fenomenológico. En primer lugar, se hace énfasis en la distinción entre tabla periódica, sistema periódico y ley periódica, centrándose así en el sistema periódico. Una vez hecha esta aclaración, se procede a mostrar el desarrollo de cada uno de los métodos propuestos que se usaron para estudiar el sistema periódico, empezando por el Análisis Jerárquico de Clusters, el cual a su vez presenta dos maneras de abordar el estudio del sistema periódico según la función de (dis)similitud que usa. Seguidamente se muestra el estudio del sistema periódico usando el análisis por agrupamientos y relaciones difusas. Finalmente, se desarrolla el análisis por redes neuronales y se muestran cómo estas pueden servir para estudiar el sistema periódico.
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Estudio preliminar para el análisis de metabolitos secundarios en cáscaras de aguajes peruanos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-02-17) Guerrero Pinedo, Guillermo Enrique; Franco dos Santos, Gabriel
El presente trabajo de investigación explora las posibilidades de análisis de los principales metabolitos secundarios presentes en la cáscara de aguajes peruanos. Como tal, esta parte del fruto constituye una fuente de contaminación, ya que actualmente no posee valor agregado como subproducto. En este sentido, se plantea que el estudio de la composición química, en relación a estos compuestos bioactivos, podría implicar una oportunidad para el aprovechamiento potencial de las cáscaras de estos frutos amazónicos. Para cumplir los objetivos de esta investigación, se realizó una amplia revisión bibliográfica partiendo de la importancia del fruto del aguaje en la Amazonía, en correlación con la valiosa composición química y nutricional de su pulpa. El conocimiento del alto contenido de ácidos grasos y ciertos compuestos antioxidantes importantes, ha permitido comprender su alta demanda, tanto para la población local como la industria alimentaria y cosmética; mientras que la cáscara ha sido por mucho tiempo considerada como un residuo acumulable. Seguidamente, se estudiaron los principales metabolitos secundarios que suelen encontrarse comúnmente en las cáscaras de diversos frutos tropicales. Se realizó una descripción de la naturaleza, ocurrencia en las plantas, propiedades químicas y aplicaciones de estos compuestos. Dentro de estos, se destacan los carotenoides, tocoferoles y compuestos polifenólicos, constituidos principalmente por taninos, tanto hidrolizables como condensados, y flavonoides. La revisión de diferentes investigaciones en la cáscara de variados frutos tropicales permitió identificar ciertos métodos pertinentes para el análisis de esta parte de los aguajes. En tal caso, el contenido total de los metabolitos secundarios mencionados puede cuantificarse, por ejemplo, mediante metodologías basadas en espectrofotometría UV-Vis. Además, en gran parte de estos trabajos suele evaluarse la capacidad antioxidante de los extractos de las cáscaras a través de ensayos con radicales o reacciones redox. No obstante, la información provista por estas metodologías solo permite caracterizar la materia prima a grandes rasgos; por lo que los métodos cromatográficos más sofisticados serían necesarios para determinar la identidad y cantidad de los compuestos bioactivos más importantes presentes. Finalmente, mediante experimentos de resonancia magnética nuclear sería posible la elucidación definitiva de la estructura química de dichos analitos. En base a esta información, se concluye que existe una interesante oportunidad de investigación para analizar los metabolitos secundarios de las cáscaras de aguajes peruanos. Consecuentemente, se considera que la propuesta de investigación más plausible debe partir de la obtención de la harina de las cáscaras secas de los diferentes morfotipos de aguaje, incluyendo el aguajillo, previamente acondicionadas, para luego estudiarlas con las técnicas instrumentales descritas.
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El uso de biomateriales naturales en la elaboración de apósitos para heridas: las membranas de alginato
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-03-03) Donayre Serpa, Reynaldo Alonso; Nakamatsu Kuniyoshi, Javier
La piel es un órgano de gran importancia para el ser humano por la extensa cantidad de funciones que cumple. En esta gran importancia estriba el interés que se tiene por diseñar sistemas cada vez más efectivos para la curación de heridas, que permitan una rápida recuperación de las funciones interrumpidas de protección y homeostasis, principalmente. En esta búsqueda por apósitos más efectivos, los biomateriales cumplen un rol central por el gran potencial que presentan. En este trabajo se realiza una revisión de algunos estudios que elaboran apósitos a partir de diversos biomateriales sintéticos y naturales (de origen proteico y polisacárido) y que, además, evalúan las propiedades de dichos materiales y su rol en el proceso de curación. En base a estos estudios y a las características propias de los biomateriales con los que se elaboran, se presentan ventajas y desventajas de los apósitos para su uso en la reparación del tejido dañado. En especial, el trabajo se centra en el alginato, polisacárido natural que posee características valiosas para su uso, como la capacidad para gelar en presencia de algunos cationes divalentes, y su carácter biocompatible y absorbente. Después de un detallado análisis de la estructura, proceso de obtención, caracterización y propiedades de este polímero, se estudian tres diferentes membranas que se pueden elaborar en base a éste: las películas, los hidrogeles y las esponjas de alginato. Para cada una de estas membranas se revisan las investigaciones en las que han sido utilizadas como apósitos para el tratamiento de heridas. También se evalúan los resultados obtenidos en dichos trabajos y se analiza cómo las características estructurales propias de cada membrana podrían mejorar el tratamiento de heridas.
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Estudio químico de la reacción de geopolimerización en medio alcalino
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-04-07) Castañeda Estremadoyro, Álvaro Alejandro; Nakamatsu Kuniyoshi, Javier
Los geopolímeros son materiales de construcción alternativos al concreto común, los cuales pueden cumplir la misma función, pero sin generar grandes cantidades de gases de efecto invernadero. Estos son preparados a partir de una materia prima rica en aluminio y silicio, la cual es activada mediante la adición de una solución acuosa de hidróxido de sodio y silicato soluble. La materia prima utilizada puede ser un residuo de alguna industria o proceso, por ejemplo, el generado de la producción de silicio elemental, la producción de energía mediante el consumo de combustibles fósiles y de la producción de acero. También se pueden utilizar derivados de minerales como materias primas para la preparación de geopolímeros, siendo el metacaolín la materia prima más utilizada de esta categoría. El presente trabajo describe los estudios realizados con el fin de elucidar el rol de cada uno de los componentes de la solución activadora y la materia prima en la formación y características del geopolímero. Se ha estudiado el efecto del silicato y del hidróxido de sodio en la disolución de la materia prima, y se encontró que ambos cumplen un rol importante en este proceso y en la cinética de la reacción. Asimismo, se ha estudiado el efecto de la velocidad de liberación del aluminato y silicato de la materia prima, la liberación de estas especies afecta tanto a la composición final del geopolímero, como a la cinética de la reacción. Finalmente, se ha estudiado el efecto de las condiciones de curado y la cantidad de hidróxido de sodio en las propiedades mecánicas de estos materiales, se ha encontrado una relación clara entre estos parámetros y la resistencia a la compresión del geopolímero formado.
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Enfermedad de Chagas: Identificación del factor de virulencia TcMIP como posible objetivo en el desarrollo de fármacos mediante RMN
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-04) Cevallos Lira, Marcelo; López Smith, Juan Manuel
Las enfermedades tropicales desatendidas son un grupo de patologías que suelen afectar a los sectores menos privilegiados de la población, y pese a que comprometen gravemente la salud de los afectados y pueden llegar a ser mortales, no se les otorga la importancia debida. Hecho que se traduce en un desconocimiento general sobre las mismas y en falta de tratamientos efectivos. La enfermedad de Chagas, que pertenece a esta categoría, es una patología endémica de América causada por el Trypanosoma cruzi (T. cruzi), la cual se caracteriza por graves afecciones cardiacas; sin embargo, pese a que estadísticamente causa más perjuicios que la malaria y el dengue juntos, carece de tratamientos eficaces en su etapa crónica. En la búsqueda de nuevos fármacos se han identificado diferentes factores de virulencia del T. cruzi, dentro de los cuales destaca la proteína TcMIP (Potenciador de Infectividad de macrófagos de T. cruzi, según sus siglas en español), la cual es producida en el estadío infectivo del tripanosoma y cuya inhibición repercute negativamente en su capacidad infecciosa. En esta tesis proponemos establecer un punto de partida que facilite la implementación de una metodología de cribado molecular in vitro con TcMIP, en busca de potenciales inhibidores de esta proteína que permitan desarrollar fármacos para combatir el Mal de Chagas. Para ello se abordarán técnicas basadas en RMN, como STD, waterLOGSY y CSP, las cuales, además de proporcionar parámetros termodinámicos y cinéticos, permiten obtener información estructural clave que facilitará un diseño de fármacos más eficiente.
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Revisión de métodos de detección del antígeno carcinoembrionario utilizando nanosensores
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-15) Farfan Benito, Johan Alexander; Hernández García, Yulán
El antígeno carcinoembrionario (CEA) es un biomarcador tumoral cuya detección cumple un rol importante en el diagnóstico y monitoreo del tratamiento de algunos tipos de cáncer. Sin embargo, aún existe un amplio campo de desarrollo para mejorar la sensibilidad y especificidad de los ensayos actualmente utilizados en clínica para su detección. En ese sentido, la incorporación de los nanomateriales en el diseño de biosensores se presenta como una alternativa reciente para la obtención de mejores resultados en la detección de este biomarcador que pueden llevar al diagnóstico precoz de algunos tipos de cáncer. En este trabajo de investigación, se estudian los diferentes aspectos a tener en cuenta en el desarrollo de biosensores basados en nanomateriales para la detección de CEA. En primer lugar, se describen en detalle tres de los nanomateriales más utilizados, puntos cuánticos, nanopartículas magnéticas y nanopartículas de metales nobles, así como sus propiedades únicas y cómo éstas se pueden aprovechar en el diseño de biosensores. En segundo lugar, se presentan los dos tipos de bioreceptores más empleados, anticuerpos y aptámeros, los cuales permiten la captura selectiva del analito para su posterior detección, y las ventajas y desventajas de cada uno de ellos. En tercer lugar, se presentan las estrategias de conjugación para funcionalizar el nanomaterial con el bioreceptor y las situaciones en las que se emplea cada una de ellas. Finalmente, se describe cómo todos estos aspectos se han integrado en el diseño de varios tipos de biosensores del biomarcador CEA empleando técnicas analíticas diversas como la espectrometría de masas, la detección eléctrica y la detección óptica. Se discuten las ventajas y desventajas de estos métodos, y las tendencias futuras en este campo con el objetivo final de aplicar estos sensores en clínicas y hospitales para mejorar la calidad de vida del paciente.
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Radiofármacos en uso y en exploración para el diagnóstico de Alzheimer por tomografía de emisión de positrones (PET)
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-16) Uehara Oshiro, Diego Adrián; Salas Fernández, Paloma Friedda
La enfermedad del Alzheimer (AD) es un desorden neurodegenerativo incurable que afecta a millones de personas en el mundo. Lamentablemente, hasta el momento no se ha desarrollado un método de diagnóstico adecuado que confirme con total seguridad que una persona padece de este tipo de demencia. La formación de las placas Aβ es uno de los principales biomarcadores en esta patología que se manifiesta desde la fase preclínica de la enfermedad, antes de que ocurra la disfunción sináptica y el deterioro cognitivo en el paciente. La detección temprana de este biomarcador, a través de distintas técnicas de neuroimagen, ayudaría a encontrar un mejor tratamiento para frenar o disminuir el progreso del Alzheimer. Entre las diferentes técnicas de imagen no invasivas que se emplean se encuentran: la resonancia magnética de imagen y la tomografía de emisión de positrones. La tomografía de emisión de positrones (PET) es una de las técnicas más comunes en medicina y, además, es de gran utilidad para detectar la formación de placas Aβ en el paciente. Esta técnica emplea moléculas pequeñas marcadas con radioisótopos, denominados radiofármacos, que interactúan selectivamente con órganos o tejidos y liberan energía, la cual es detectada y transformada en una imagen tridimensional. Los radiofármacos que han sido más estudiados para el diagnóstico del Alzheimer poseen en su estructura radionúcleos de 11C, 18F o metales de transición. Estos últimos presentan ciertas ventajas frente a los otros radioisótopos; por ello, en los últimos años se han desarrollado y explorado distintos complejos de coordinación para la detección de las placas Aβ. El presente trabajo comienza con una breve introducción al AD, en la cual se describen la incidencia, la prevalencia, las fases clínicas, los síntomas característicos, los factores de riesgo y los prospectos de futuros tratamientos para esta enfermedad. Asimismo, en el siguiente capítulo se presentan algunas generalidades del sistema nervioso central, los biomarcadores más importantes de esta afección y la hipótesis de la cascada amiloide. En el último capítulo, se explican las diferentes técnicas de neuroimagen empleadas para detectar los biomarcadores presentes en el Alzheimer. Además, se describen los agentes de diagnóstico basados en los radioisótopos de 11C, 18F y metales de transición.
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Control de plagas de Alphitobius diaperinus en la industria avícola mediante el uso de biotrampas en base a feromonas
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-07-02) Guimas Mazzetti, Aldo Gustavo; Mansurova, Madina
Este trabajo consta de una revisión sobre el control de plagas de los insectos Alphitobius diaperinus (A. diaperinus) en granjas avícolas. Las plagas de estos escarabajos representan un problema serio para la industria avícola, pues las condiciones ambientales de humedad y temperatura en dichas granjas son óptimas para el desarrollo y crecimiento del A. diaperinus. Estos insectos ocasionan serios daños a la estructura física de la granja, pues destruyen el soporte compuesto de fibra de vidrio y Tecnopor, generando así altos gastos económicos a la empresa. En este trabajo se presenta una revisión sobre el control de plagas del A. diaperinus, la cual cubre diversos métodos para su control, entre ellos métodos químicos, biológicos y físicos, todos los cuales presentan ventajas y desventajas, que serán discutidas. Como alternativa a estos métodos, en este trabajo también se incluye el estado actual de la utilización de feromonas para combatir a A. diaperinus y su incorporación a biotrampas. Se presenta el funcionamiento de estas biotrampas en base a sistemas jale-empuje y se comentan los resultados obtenidos con las mismas.
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Modificación superficial de polímeros por tratamientos químicos y físicos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-07-19) Ñañez Azaña, Robert Erick; Nakamatsu Kuniyoshi, Javier
Los polímeros son materiales económicos y fáciles de procesar que cuentan con excelentes propiedades intrínsecas físicas y químicas. En la actualidad, se utilizan en numerosas aplicaciones remplazando a materiales más tradicionales como la madera, el vidrio o el metal. No obstante, existen aplicaciones que requieren de propiedades superficiales especiales que los polímeros no suelen poseer. Por este motivo, ha adquirido gran interés el desarrollo de técnicas que permiten modificar la superficie de los polímeros y mejorar su desempeño sin afectar sus excelentes propiedades intrínsecas. En este trabajo se presentan los aspectos principales a tener en cuenta al momento de modificar la superficie de un polímero con tratamientos químicos y físicos. Estos aspectos incluyen las características generales de los tratamientos de modificación, los reactivos más comunes, el tipo de especies activas presentes en los tratamientos físicos (radicales libres, iones, radiación, electrones, entre otros), algunas aplicaciones relativamente recientes y las principales ventajas y desventajas de dichos procedimientos. Asimismo, se explican brevemente algunas de las propiedades superficiales más comunes que se desean modificar y las herramientas experimentales que se utilizan para analizar los cambios producidos en la superficie del polímero. Finalmente, se realiza una comparación de las técnicas de modificación superficial en función a los grupos funcionales generados, el cambio de la morfología o rugosidad, el fenómeno de envejecimiento del polímero modificado y la factibilidad de la implementación a escala industrial.
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Agentes de contraste metálicos en investigación para el diagnóstico por imagen del Alzheimer
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-01-16) Grados Bueno, David Estefano; Salas Fernández, Paloma Friedda
El Alzheimer es una enfermedad neurodegenerativa que afecta a un gran número de personas alrededor del mundo, en su mayoría, adultos mayores de 65 años. Por lo general, los síntomas más característicos están relacionados al declive cognitivo del paciente y a la formación de agregados peptídicos β-amiloide (Aβ) distribuidos alrededor del cerebro. Hoy en día, existen distintas teorías que tratan de explicar el mecanismo de formación de los agregados y el inicio del proceso neurodegenerativo, sin embargo, no hay evidencia concreta que las valide en su totalidad. De igual manera, los tratamientos del Alzheimer están centrados en retrasar y aliviar los síntomas de la enfermedad mas no en curarla, por ello, es muy importante diagnosticar la enfermedad en una etapa prematura, para así detener el daño neurodegenerativo lo antes posible. Los métodos de diagnóstico por imagen permiten la identificación de distintas patologías, y en el caso del Alzheimer, muchos métodos de diagnóstico se basan en generar imágenes cerebrales que permitan determinar la cantidad de agregados β-amiloides presentes en el cerebro. Las tres principales técnicas usadas son la tomografía por emisión de positrones (PET), la imagen por resonancia magnética (MRI) y la tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT). Entre todas, la técnica PET es la más ampliamente utilizada en el diagnóstico del Alzheimer para la identificación de agregados Aβ. Esta técnica hace uso de agentes de contraste, los cuales permiten mejorar la calidad de la imagen adquirida. Los agentes de contraste PET, comúnmente utilizados en el diagnóstico del Alzheimer, son radiofármacos marcados con los radioisótopos 11C y 18F, que, si bien permiten el diagnóstico de la enfermedad, también presentan desventajas relacionadas a su corto tiempo de vida media. Por ello, existen distintos proyectos que intentan implementar el uso de radionúcleos metálicos como alternativa extra, ya que muchos de estos tienen tiempos de vida media mayores al 11C y 18F, así como también otras características útiles para la síntesis de radiofármacos de diagnóstico. El presente trabajo, tiene como objetivo presentar a los distintos agentes de contraste metálicos en exploración para su uso en las técnicas de imagen de MRI, SPECT y PET, haciendo un énfasis especial en los complejos de 64Cu diseñados para su empleo en PET.
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Análisis del grado de sostenibilidad entre procesos de producción de hidrógeno
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-02-14) Carlos Quinteros, Miguel Angel; Kong Moreno, Maynard Jorge
El hidrógeno como un vector energético y combustible renovable es una de las mejores alternativas a los combustibles fósiles tradicionales por su alta densidad de energía y nula generación de gases de efecto invernaderos durante su combustión. Por esta razón, en los últimos años se han desarrollado múltiples métodos para su producción a partir de fuentes renovables como el agua y la biomasa. Sin embargo, actualmente la producción mayoritaria de hidrógeno proviene de fuentes no renovables, de modo que el impacto medioambiental de una economía basada en hidrógeno como fuente de energía puede resultar negativa. Bajo este contexto surge la necesidad de evaluar el nivel de sostenibilidad de los métodos de producción para garantizar que una eventual economía basada en este elemento sea sustentable desde su etapa de síntesis hasta el momento de su aplicación. El presente trabajo de investigación presenta una revisión crítica de los principales procesos de obtención de hidrógeno, así como de alternativas emergentes, tras lo cual se realiza una evaluación del grado de sostenibilidad de cada uno en base a los doce principios de química verde. A partir de esta valoración se proponen las alternativas más favorables para la producción de hidrógeno. Asimismo, se ofrecen opciones para desarrollar una metodología flexible que permita cuantificar el grado de sostenibilidad con el fin de eliminar la ambigüedad y subjetividad inherentes a realizar una evaluación con criterios descriptivos.
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Correlación estadística entre resonancia magnética nuclear y otras técnicas espectroscópicas en el análisis metabolómico
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-02-14) Vasquez Limaco, Heldy Lorelyn; Maruenda Castillo, Helena
La metabolómica es el análisis completo de todos los metabolitos presentes en un sistema biológico. Su aplicación en el área de las ciencias y tecnologías de alimentos ha permitido abordar la calidad, la autenticidad y la denominación de origen de diversos productos, así como también identificar metabolitos asociados con las propiedades organolépticas, nutritivas o nocivas de un alimento. El análisis de mezclas en estudios de metabolómica se centra en el uso de metodologías basadas en la espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) y la espectrometría de Masas (MS), esta última de modo directo o acoplada a diversos sistemas cromatográficos. El uso de estas metodologías dependerá en muchos casos del tipo de análisis químico-analítico que la muestra requiera, resaltando entre ellas el estudio dirigido, no dirigido o semi- dirigido. En este trabajo de investigación se presentarán varios ejemplos de estudios de este tipo, haciendo uso de la RMN y otras técnicas espectroscópicas y espectrométricas para el análisis de mezclas complejas. También, se abordará la correlación estadística total (STOCSY) y heteroespectroscópica (SHY) y se presentarán algunos ejemplos de su potencialidad en la identificación de metabolitos en muestras biológicas de importancia en las ciencias de los alimentos y ciencias de la salud.
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Biosensores nanoplasmónicos para la detección de micotoxinas
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-10-10) Fabián Salinas, Andrés Benjamín; Galarreta Asian, Betty Cristina
Las micotoxinas son metabolitos secundarios de los hongos cuya detección tiene un rol sustancial en la seguridad de los productos alimentarios. Sin embargo, los métodos convencionales de detección de micotoxinas requieren de instrumentos especializados, laboratorios costosos y personal altamente capacitado. Esto reduce la accesibilidad de estos métodos para los usuarios finales, que son los agricultores, los productores y los exportadores. Así, el desarrollo de biosensores altamente sensibles, selectivos, reutilizables y capaces de detectar múltiples micotoxinas representa una alternativa novedosa frente a los métodos convencionales. En este trabajo de investigación, se hace un enfoque especial en los biosensores a nanoescala aplicados a la detección de micotoxinas. Se hace énfasis en los agentes de reconocimiento más usados en la detección de los analitos de interés y en el uso de transductores ópticos basados en metales nobles a nanoescala. Dentro de este grupo de biosensores, los anticuerpos y aptámeros son los agentes de reconocimiento más usados; mientras que, por el lado de la transducción, este trabajo se enfoca en los sensores nanoplasmónicos por ser una alternativa óptica novedosa que permite obtener niveles de detección similares o mejores a los métodos convencionales, sin perder accesibilidad, y que se encuentra en constante desarrollo. Finalmente, se presentan los tres principales tipos de sensores nanoplasmónicos reportados en los últimos años, los cuales aprovechan las extraordinarias propiedades ópticas de los nanomateriales de metales nobles como la resonancia del plasmón superficial, la resonancia de plasmones superficiales localizados y la amplificación del campo eléctrico que da pie a la espectroscopía Raman amplificada en superficie. Además, se discuten las ventajas y desventajas de estos sensores nanoplasmónicos con el fin de desarrollar nuevos biosensores que puedan ser aplicados en la detección de micotoxinas a bajas concentraciones.
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Compuestos organometálicos como agentes terapéuticos contra la malaria
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-10-10) Velez Puyén, Tatiana Elizabeth; Salas Fernández, Paloma Friedda
La malaria es la enfermedad infecciosa y mortal más prevalente del mundo. Está presente en más de 90 países con alrededor de 241 millones de casos confirmados en 2020. Esta enfermedad es causada por el parásito del género Plasmodium, siendo P. falciparum la especie más mortífera. Desafortunadamente, se ha desarrollado resistencia a todas las clases de medicamentos antipalúdicos en la mayoría de países endémicos, excepto a la artemisinina y sus derivados; por ello, desde hace un poco más de veinte años, la OMS recomienda el uso de la terapia combinada basada en artemisinina (ACT) como el tratamiento de primera línea en casos de malaria no complicados. Sin embargo, ya han sido reportados algunos casos de resistencia parcial a las artemisininas, así como a los medicamentos asociados. Los compuestos a base de metales son todavía un área relativamente poco explorada de la química medicinal moderna y podrían ofrecer una fuente de terapias efectivas contra la malaria. En esta área terapéutica ya se encuentran disponibles algunos fármacos basados en metales y actualmente se están desarrollando y estudiando otros más. En el presente trabajo se describen compuestos con diferentes metales de transición que son modificaciones metálicas de fármacos empleados para tratar la malaria, y que han demostrado una prometedora actividad antipalúdica, incluso mejores que la del fármaco original. Dentro del enfoque de complejos metálicos se presentan compuestos de rutenio con estructuras del tipo [Ru-π-areno-cloroquina] y [(η5-C5R5)Ru(PPh3)(N-N)][PF6]. De entre estos dos grupos de candidatos, se observó que el último grupo presentó la mejor actividad, con valores en la escala nanomolar. Por otro lado, en el enfoque de compuestos híbridos se analizaron tres ejemplos: la ferroquina, compuestos derivados de hidroxiferroquina y compuestos derivados de ciprofloxacino. Pese a los múltiples estudios llevados a cabo con diferentes modificaciones de la ferroquina y otros compuestos híbridos, esta molécula sigue siendo el mejor candidato a fármaco, con una actividad hasta 20 veces mayor que su fármaco original.
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Potencial uso de feromonas para el control de plagas en el sector agrícola
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-11-28) Mayorga Martino, Vanessa Jessenia; Mansurova, Madina
Este trabajo describe los principales problemas que presenta el sector agrícola a nivel nacional e internacional, y está especialmente enfocado en los causados por las plagas de insectos. Se analizan los métodos de control de plagas existentes, dentro de los cuales destaca el uso de semioquímicos. Estos últimos presentan aplicaciones para el manejo de plagas, tales como el monitoreo, la interrupción de apareamiento y el trampeo masivo, entre otros. Se exponen las ventajas de estos métodos de control sobre los convencionales, así como los retos que presentan. Finalmente, se describe al escarabajo de la hoja de mostaza, Phaedon cochleariae, el cual es una plaga común en plantas crucíferas en el continente europeo, el continente asiático y en Norteamérica. También, se menciona cómo estos insectos son controlados en la actualidad y se propone el uso de hidrocarburos del tipo metilalcanos como potencial semioquímico para un control de la plaga más eco-amigable y eficiente que los métodos utilizados en la actualidad.
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Complejos metálicos con potencial aplicación para el tratamiento de la tuberculosis
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-01-09) Guillén Chucho, Celeste Kaori; Salas Fernández, Paloma Friedda
La tuberculosis (TB) es una enfermedad epidémica causada por la bacteria Mycobacterium tuberculosis, que suele afectar principalmente a los sectores más vulnerables de la población mundial, razón por la cual, a pesar de ser prevenible y curable, tiene una alta tasa de incidencia que continúa incrementándose. Aunque en los últimos años dicho incremento estuvo asociado a los impactos negativos de la pandemia del COVID-19 y los conflictos en curso en diferentes partes del mundo, el principal factor que no ha permitido erradicar la enfermedad es la resistencia a los medicamentos que han desarrollado las diferentes cepas de la micobacteria. En ese contexto, existe una urgente necesidad de desarrollo de nuevos compuestos anti-TB eficaces contra la tuberculosis resistente para enfrentar la crisis de salud. Dentro de las estrategias evaluadas para superar la resistencia, los compuestos basados en metales han mostrado ser prometedores. En este trabajo se presentará una investigación bibliográfica en el uso de iones metálicos para la formación de complejos metálicos con fragmentos o derivados de moléculas bioactivas para tratar la tuberculosis con la finalidad de incrementar su actividad antimicobacteriana. Para ello se abordarán la enfermedad, los tratamientos empleados actualmente y la problemática inherente a esta, así como una revisión de los complejos metálicos antituberculosos reportados en las últimas dos décadas, teniendo en cuenta los posibles mecanismos de acción y los valores de las cantidades mínimas inhibitorias, que hacen de estos una herramienta prometedora.
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Galio-68 como radiomarcador en el diagnóstico por imágenes
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-02-21) Cueva Benavides, Josemar; Salas Fernández, Paloma Friedda
El isótopo de galio-68 ha tenido un gran aumento en investigaciones relacionadas a su uso en el diagnóstico por imágenes moleculares. Uno de los grandes factores a su favor es su uso en tomografía por emisión de positrones (PET), una técnica de imagen molecular que ha incrementado en popularidad debido a su superioridad en calidad de imagen frente otras técnicas. Por otro lado, las propiedades químicas y físicas del 68Ga son conocidas y favorables tanto para su uso en centros clínicos como para el desarrollo de nuevos radiofármacos. Estas propiedades son, por ejemplo, su química de coordinación sencilla y su tiempo de vida media favorable para las imágenes PET. Por otro lado, los generadores de 68Ge/68Ga han hecho posible la descentralización del 68Ga de manera que los centros de imagen ya no requieren un ciclotrón para su obtención. Estas características han propiciado que algunos radiofármacos de galio se hayan establecido como estándar para el diagnóstico de enfermedades como los tumores neuroendocrinos o el cáncer de próstata ya que muestran resultados superiores a otros radiofármacos. Otra área de interés para el desarrollo de nuevos radiofármacos de 68Ga es el diagnóstico de la enfermedad de Alzheimer y otras enfermedades neurodegenerativas. A diferencia del cáncer, aún no hay radiofármacos de 68Ga aprobados para el diagnóstico de esta enfermedad, pero existen múltiples propuestas de investigación con decenas de nuevos complejos siendo investigados cada año.
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Compuestos teragnósticos aplicados a la enfermedad de Alzheimer
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-04-05) Nuñez Gonzales, Yesenia; Salas Fernández, Paloma Friedda
La demencia es un conjunto de síntomas que incluyen dificultades con la memoria, lenguaje y comunicación, entre otros. Es causada por muchas enfermedades, siendo la enfermedad de Alzheimer la más común. Esta enfermedad neurodegenerativa afecta a millones de personas en el mundo y, como otras, presenta sellos patológicos los cuales, en este caso, son la formación de placas amiloide extracelulares y de ovillos neurofibrilares intracelulares. La primera consiste en una agregación extracelular anormal de péptidos amiloide y la segunda involucra la agregación intracelular anormal de proteínas tau hiperfosforiladas. Si bien es cierto que no se conoce la etiología de la enfermedad, se sabe que en esta ocurren una gran variedad de cambios cerebrales que conllevan a una pérdida de sinapsis y muerte neuronal. Existen dos métodos para su detección temprana, el análisis del fluido cerebroespinal y las técnicas de neuroimagen del cerebro como, por ejemplo, la tomografía de emisión de positrones (PET). La técnica de imagen PET es muy útil, no obstante, presenta limitaciones como su elevado costo, así como la disponibilidad y las cortas vidas medias de los isótopos emisores de positrones, y el acceso a equipos de radioquímica. Por otro lado, las imágenes ópticas están llegando a obtener un mayor reconocimiento en este campo permitiendo la obtención de imágenes in vivo e in vitro de los agregados amiloide. Por otro lado, en el campo de tratamiento de Alzheimer se tienen fármacos aprobados por la FDA que presentan en el individuo solamente un alivio sintomático sin tener un efecto en la progresión de la enfermedad. Actualmente se están llevando a cabo investigaciones sobre tratamientos modificadores de la enfermedad con el fin de detener o retrasar su progreso. En los últimos años ha surgido un campo llamado Teragnosis, en el cual se combina simultáneamente la modalidad de terapia con agentes de diagnóstico por imagen, trayendo como beneficio una mejora en la eficacia dirigida, así como también la minimización de los efectos secundarios adversos. Este campo ha sido bastante explorado para la enfermedad del cáncer y han surgido nuevas oportunidades para adaptarlo a la enfermedad de Alzheimer. En el presente estudio se mencionan cinco agentes teragnósticos en los cuales el método de diagnóstico se basa en la obtención de imágenes fluorescentes de los agregados amiloide, mientras que sus propiedades terapéuticas se basan en terapia quelante y/o modificadores de las estructuras secundarias de los agregados Aβ.