Source: http://www.q1.fcen.uba.ar/seminarios-temas.htm
Timestamp: 2013-05-25 09:00:11+00:00

Document:
Preguntas frecuentes acerca de la acreditaci�n de la Lic. en Cs.
Cursos de posgrado/doctorado
Escuela de síntesis de materiales
Jornadas DQIAyQF/INQUIMAE
Experiencias didácticas y talleres
Nanopartículas metálicas protegidas con alcanotiolatos: interrelación
entre síntesis, composición y propiedades
Dr. Mariano H. Fonticelli
Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas (INIFTA),
Universidad Nacional de La Plata-CONICET. Sucursal 4
Las nanopartículas metálicas son utilizadas exitosamente en áreas tan
diversas como las de catálisis, diagnóstico y tratamiento de enfermedades
y el monitoreo ambiental. Sin embargo, importantes aspectos que involucran
aestos materiales están lejos de ser comprendidos y controlados. Entre
ellos, la naturaleza de las especies químicas que constituyen las
nanopartículas y la de los intermediarios involucrados en su formación.
Durante la preparación y en su posterior almacenamiento, la estabilidad de
las nanopartículas es de crucial importancia, por lo que se utilizan
agentes estabilizantes que las protegen contra su tendencia a agregarse.
En el caso de los tioles, puesto que la interacción metal-ligando es muy
fuerte, no sólo la estructura geométrica de las nanopartículas queda
determinada por la monocapa protectora, sino también sus propiedades
En este marco, se presentan avances sobre la comprensión de los fenómenos
que determinan la composición, estructura,estabilidad y algunas de las
propiedades de nanopartículas metálicas preparadas mediante métodos
Impulsando la generación de empresas de base tecnológica: nanodetección y CITES, experiencias y perspectivas
Nicolás Tognalli
Resumen La generación de empresas de base tecnológica es un tema relevante en la economía del conocimiento y es un área que viene tomando notoriedad en el sistema de ciencia y tecnología nacional. En esta charla contaré la experiencia recorrida con nanodetección como emprendedor tecnológico y presentaré el nuevo Centro de Innovación Tecnológica, Empresarial y Social (CITES) que impulsa el Grupo Sancor Seguros.
Ingeniería de bandas prohibidas con partículas sub-nanométricas de
metales: lo ¿inesperado? antes de llegar a los átomos
Prof. M. Arturo López-Quintela
Laboratorio de Magnetismo y Nanotecnología (Nanomag), Instituto de
Investigaciones Tecnológicas , Universidad de Santiago de Compostela, España
Clústeres de metales formados por un número pequeño de átomos representan
un novedoso estado de la materia localizado entre el comportamiento
clásico del material masivo (o en forma de nanopartículas) y el diferente
comportamiento de los átomos aislados. En los últimos años se han
desarrollado diferentes tipos de síntesis química de clústeres de metales
(tales como Au, Ag, Pt, Cu, etc) en estado de oxidación (0). Tales
técnicas permiten la producción de clústeres Mn, en el intervalo &#8776;1<
n<100 (con tamaños &#8776; < 1- 2nm), relativamente monodispersos. De
entre estos métodos es de destacar el empleo del control cinético, que no
requiere el uso de ligandos con enlaces muy fuertes (ej. tioles, fosfinas,
etc.) a los clústeres, lo que puede inhibir en muchos casos sus
interesantes propiedades. De entre las nuevas propiedades exhibidas por
estas partículas sub-nanométricas (tales como luminiscencia, dicroísmo
circular, etc.), el eStudio de sus extraordinarias propiedades catalíticas
representa uno de los campos que han despertado un mayor interés en los
últimos años. En este seminario se realizará un resumen de los resultados
más recientes, obtenidos fundamentalmente en nuestro grupo de
investigación, en el área de “catalizadores con resolución
atómica”describiendo ejemplos concretos de la aplicación catalítica de
clústeres a procesos de oxidación en condiciones aeróbicas a temperatura
ambiente, electrocatálisis y procesos fotocatalíticos, tales como la
conversión de energía solar y la fotodescomposición de contaminantes.
Bacterias y electrodos: detalles íntimos de una relación inesperada
INTEMA, Universidad Nacional de Mar del Plata
Hace apenas una década se descubrió que existen bacterias capaces de
conectarse eléctricamente con un electrodo polarizado e intercambiar
electrones con él. La aplicación de éste descubrimiento al desarrollo de
celdas de combustible microbianas fue inmediata e impulsó el estudio
vertiginoso de los mecanismos por los cuales las bacterias logran la
conexión. Gracias a la aplicación complementaria de técnicas
microbiológicas, electroquímicas y espectro-electroquímicas al día de
hoy se conocen algunas de las vías de conexión y las limitaciones a la
producción de corriente eléctrica. En esta presentación se describirán
las contribuciones realizadas desde el laboratorio de bioelectroquímica
de INTEMA al estudio del tema. Investigating the fine coupling between neuronal activity and blood supply in brain
Ecole Normale Supérieure, UPMC & CNRS. Département de Chimie, Paris
Oxidative stress damages are reputed to be important causative factors in
several human pathologies (DNA alteration, aging, several cancers, AIDS,
Parkinson and Alzheimer diseases, etc.). Yet, oxidative stress is also used
positively by living organisms. However, investigations of the primary
effect of oxidative stress machinery remained for long impossible because
of the lack of adequate analytical methods able to detect and analyze the
release of few femtomoles of very reactive species.
Using platinized carbon fiber ultramicroelectrodes positioned in the
“artificial synapse” configuration we have been able to investigate
quantitatively these phenomena and demonstrate in particular that there are
essential in controlling the activity of the brain through modulation of
local hyperemia, i.e., of the fine regulating process through which our
brains may provide sufficient blood to neurons in active state without
risking overpressure. In fact this mechanism is the very fundamental one
which allows today neuroscientists and medical doctors to investigate the
brain activity for medical purposes or cognitive sciences through using
functional MRI or PET-scan imaging.
Understanding catalysis by heme enzymes starts with their active site coordination structure: application of magnetic circular dichroism spectroscopy to the study of novel heme proteins
Magnetic circular dichroism spectroscopy provides diagnostic spectral data sensitive to the identity of the axial ligands and to the spin and oxidation states of heme iron centers in proteins. In this effort, we have found the proximal ligand His93Gly myoglobin cavity mutant to be a remarkably versatile scaffold for preparation of model heme complexes of defined ligation. In particular, the difference in accessibility of the two sides of the heme iron center offers the advantage of forming ambient-temperature mixed-ligand heme model complexes, which are very difficult to prepare with model systems in organic solvents. Moreover, in the H93G Mb system, the protective environment provided by the protein allows for the formation of relatively stable oxyferrous and ferryl [Fe(IV)=O] complexes with variable ligands trans to the normally reactive dioxygen and oxo substituents. Ferrous, ferric and ferryl His93Gly Mb derivatives with various exogenous ligands have been prepared as models for native heme iron active sites ligated by proximal Lys (amines), Asp or Glu (carboxylates), Tyr (phenols), seleno-Cys (selenols), Cys (thiols) and Met (thioethers). Building upon this foundation, we have focused our attention on the use of the H93G Mb cavity mutant system to aid our investigation of the coordination structure of novel heme binding and transport proteins and heme-containing oxidative enzymes. (Funding NIH GM 26730)
Estrategias para la detección y caracterización molecular decontaminantes medioambientales y de fármacos sobre superficies metálicas nanoestructuradas (SERS y SEF)
Concepción Domingo y Paz Sevilla
Instituto de Estructura de la Materia, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y Departamento de Química Física II, Facultad de Farmacia, Universidad Complutense, Madrid, España
Las propiedades plasmonicas de los metales nanoestructurados, en particular, los Plasmones Localizados de Superficie (LocalizedSurfacePlasmons) que soportan dichos metales y que dan lugar a una gran intensificacion del campo electromagnetico a distancias menores de 5 nm de su superficie, estan en el origen de las llamadas Surface Enhanced Spectroscopies. En particular, la tecnica SERS (Surface Enhanced Raman Scattering) ha experimentado un gran desarrollo desde su descubrimiento hace casi 40 años, convirtiendose en una tecnica de muy alta sensibilidad con aplicaciones en campos tan diversos como la biotecnologia o el Patrimonio Cultural. La tecnica SEF (Surface Enhanced Fluorescence), si bien ha sido menos utilizada hasta el momento, proporciona informacion de mucho interes, tanto “estática” como “resuelta en el tiempo”.
En la primera parte del Seminario se expondrán algunas de las estrategias desarrolladas en nuestro grupo de investigación en Madrid, incluyendo la adecuada funcionalizacion de las superficies metalicas, para aplicaciones de la técnica SERS a la detección de pesticidas y otros contaminantes medioambientales. En la segunda parte del Seminario se presentarán resultados sobre la detección y caracterización SERS y SEF de fármacos antitumorales y antiinflamatorios utilizando nanoparticulas metálicas como sistemas transportadores de los mismos, asi como los estudios realizados hasta el momento de liberacion de algunos de esos fármacos.
Ionic solutions in biological and soft-matter physics: a mini review and recent results
In aqueous solutions, dissolved ions interact strongly with the
surrounding water and surfaces, thereby modifying solution properties in
an ion-specific manner. The Poisson-Boltzmann description of ionic
solutions has been successfully used in predicting charge distributions
and interactions between charged macromolecules. However, when dealing
with various aspects of real physical, chemical and biological systems,
the Poisson-Boltzmann has several noticeable shortcomings. Here, we
incorporate several additional effects to the ionic solution free-energy
and review how this strategy has been used to predict some of the ways
ion-specific effects can modify the forces acting within and between
charged interfaces immersed in salt solutions. Among others, they include
steric effects due to finite ion size close to interfaces, local
variations of the solution dielectric constant due to the presence of
ions, mixed solvent effects, direct ion-surface interactions and charge
regulation, and solutions of antagonist ions.
Physics of DNA and RNA in and out of viral capsids
Department of Physical Chemistry and the Fritz Haber Research Center, The Hebrew University, Jerusalem.
The genomic material of bacterial virus (bacteriophages) is
double stranded (ds) DNA, and that of animal and plant viruses
is generally single stranded (ss)RNA. The dsDNA in the protein
capsid of the phage is extremely densely packed, and
drastically bent, resulting in internal pressures reaching ~50
atmospheres. The work of packaging is provided by a motor
protein producing forces of up to about 100pN. We shall
mention some of the relevant (single molecule and other)
experiments, outline the theories proposed to explain these
experiments, and resolve the puzzling question why some
theoretical approaches attribute the packaging free energy to
entropic contributions while others to repulsive DNA-DNA
RNA in animal and plant viruses is less densely packed. Its
packaging within the viral capsid is a cooperative
assembly-assembly process of the RNA and the capsid proteins.
Due to partial matching of its bases, ssRNA folds on itself
into branched structures composed of short double stranded
duplexes connected by flexible loops. It will be shown that
the sizes of viral RNAs, as measured by their radius of
gyration or the "maximum ladder distance" are smaller than
those of non-viral RNA of the same length. We shall describe a
simple model of RNA folding and some basic statistical
properties of this "branched polymer". Treating the RNA as a
branched polymer we shall show that its radius does not scale
with chain length like ideal branched polymers but rather
according to Rg~N1/3. We shall also explain the physical
proximity of its 3' and 5' ends in most ssRNA structures.
Finally, we shall describe some recent experimental results on
viral assembly from the work of colleagues at UCLA, and try to
interpret them theoretically.
In this talk we will present the study of the molecular structure of yeast
Nuclear Pore Complex (NPC) and the translocation of model particles. The
theoretical predictions have been carried out with a molecular theory that
accounts for the geometry of the pore and the amino-acid sequence and
anchoring position of the unfolded domains of the nucleoporin proteins (the
FG-Nups), which control selective transport through the pore. The theory
explicitly models the electrostatic, hydrophobic, steric, conformational
and acid-base properties of the FG-Nups. The electrostatic potential within
the pore, which arises from the specific charge distribution of the
FG-Nups, is predicted to be negative close to pore walls and positive along
pore axis. The positive electrostatic potential facilitates the
translocation of negatively charged particles and the free energy barrier
for translocation decreases for increasing particle hydrophobicity. The
above results agree with the experimental observation that transport
receptors which form complexes with hydrophilic/neutral or positively
charged proteins to transport them through the NPC, are both hydrophobic
and strongly negatively charged. The predictions from the theory show that
the effects of electrostatic and hydrophobic interactions on the
translocating potential are cooperative and non-equivalent due to the
interaction-dependent reorganization of the FG-Nups in the presence of the
translocating particle. The combination of electrostatic and hydrophobic
interactions can give rise to complex translocation potentials displaying a
combination of wells and barriers, in contrast to the simple barrier
potential observed for a hydrophilic/neutral translocating particle. Our
predictions demonstrate the importance of explicitly considering the amino
acid sequence and hydrophobic, electrostatic and steric interactions in
understanding the translocation through the NPC.
Functional nanosheets of oxides and hydroxides
Prof. Takayoshi Sasaki
International Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute
for Materials Science, 1-1 Namiki, Tsukuba, Ibaraki 305-0044, Japon
We have synthesized a variety of oxide and hydroxide nanosheets via total
exfoliation of their precursory layered compounds into colloidal single
layers), which is triggered by intercalation of bulky organic ions or by
solvation with organic solvents. The resulting nanosheets are characterized
by their very high two-dimensional anisotropy; a molecular-level thickness
of 1-3 nm versus a bulk lateral size in a micrometer range, and thus can be
taken as “ceramics graphene”. The nanosheets exhibit a range of
intriguingproperties based on their composition and structure. Typical nanosheets of Ti1-dO24d- and Ca2 Nb3O10- are wide-gap semiconductors, while those of MnO20.4- and Cs4W11O362-are redox active.
These nanosheets are useful as a building block to fabricate various
nanostructured materials such as nanocomposites and nanofilms. Because they are charged macromolecular moieties monodispersed in solvents, various
wet-process synthetic approaches involving self-assembly can be applied to
organize and combine them with various species including polyions,
complexes, and clusters. We have demonstrated that selection of nanosheets
and their counterparts as well as precise control over their
nanoarchitectures leads to a range of functionalities such as high photo
chemical activities, superior dielectric properties even at a nanometer
scale thickness, and so forth.
General applicability of alkali-metal ion extraction and phase transformation reactions at mid-temperature utilizing PTFE powder
Tadashi C. Ozawa, TaKayoshi Sasaki
Soft Chemistry Group, International Center for Materials Nanoarchitectonics (WPI-MANA), National Institute for Materials Science (NIMS), 1-1 Namiki, Tsukuba, Ibaraki 305-0044, Japon
A new approach to extract alkali-metal ions from layered compounds using
polytetrafluoroethylene (AEP reaction) has been explored. We have
discovered that when K0.8(Li0.27Ti1.73)O4 (KLTO) was reacted with
polytetrafluoroethylene at 400°C in flowing Ar, alkali-metal ions were
extracted from KLTO and the remaining alkali-metal ion extracted KLTO
transformed into brookite, which is a metastable phase. The driving
force of this AEP reaction is attributed to the strong ionic interaction
between alkali-metal ions in KLTO and F in polytetrafluoroethylene,
and the simultaneous transformation of the alkali-metal ion extracted layered compound
intermediate to the metastable phase product is assisted by the
mid-temperature reaction environment. This AEP reaction is likely
applicable to various kinds of layered compounds other than KLTO to produce
many interesting compounds, including metastable ones, which are not
possible or difficult to prepare by other synthetic routes. In order to
clarify such general applicability of this AEP process, we have also
investigated the AEP reactions of other kinds of alkali-metal ion
containing layered compounds. Based on the structural similarities among
those layered compound precursors and their AEP reaction products, a
retrosynthetic utilization of the AEP process is proposed.
Microscopía fototérmica, del invento al producto: los dos lados del mostrador
UBA-TOLKET-CONICET
Se presentara el microscopio fototermico en su version comercial y sus actuales y potenciales aplicaciones en la ciencia de materiales. Se describiran los avances tecnologicos incorporados a lo largo del proceso de desarrollo de la tecnologia y como se alternaron las estrategias de trabajo para sortear el largo camino desde una idea y equipo de laboratorio hasta la comercializacion de un producto final en el mercado.
Manipulando luz, calor y fuerzas en la nanoescala con nanoparticulas metalicas
Departamento de Física & Instituto de Física de Buenos Aires (IFIBA, CONICET), Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires
Nanopartículas de materiales metálicos presentan movimientos colectivos de sus electrones de conducción con resonancias en el rango óptico del espectro electromagnético. Estas resonancias, conocidas como resonancias plasmónicas, tienen 6 características principales que dependen fuertemente de la composición tamaño y forma de las nanopartículas: - Respuesta espectral
- Absorción incrementada
- Dispersión incrementada
- Distribución de campo cercano alrededor de la nanopartícula
- Distribución de densidad de estados fotónicos alrededor de la nanopartícula
- Direccionalidad de la interacción con la radiación Controlando estas características es posible usar nanopartículas metálicas en atractivas aplicaciones para controlar luz, calor y fuerzas en la nanoescala. En esta charla presentaré la física básica de las resonancias plasmónicas en nanopartículas y explicaré como sus propiedades pueden combinarse para producir nano-antenas ópticas para moléculas individuales, sensores para reconocimiento (bio)molecular, fuentes nanoscópicas de calor para experimentos de termodinamica local, sondas fluorescentes modulables, nuevos esquemas de microscopía de superresolucion y circuitos funcionales de nanopartículas.
Solution-based semiconductor nanowires
University of Notre Dame, Department of Chemistry and Biochemistry
In the first part of this talk, I will describe the development of a low-cost, facile approach for making high quality semiconductor nanowires (NWs). The developed solution-liquid- solid (SLS) growth exploits nearly thirty year of work on colloidal syntheses for semiconductor nanocrystals (quantum dots). In this manner, we have been able to produce various II-VI and IV-VI nanowire systems, including ZnSe, CdSe, and PbSe. The solution-approach is flexible and enables the growth of branched wires as well as other complex morphologies such as core/ shell specimens. Next, there has been significant work applying NWs to various applications. This includes electronics. However, there has been significantly less work on understanding their optical properties. This is especially puzzling since optoelectronic applications are often invoked when talking about nanowires. In the second part of my talk, I will therefore describe extensive studies we have conducted on a model CdSe NW system to complement analogous work on colloidal CdSe quantum dots. Of particular interest is the absorption of the nanowires. In this regard, molecules, nanoparticles and other nanostructures exhibit unique optical properties such as emission intermittency (i.e. blinking) and spectral wandering. These phenomena are only observable at the single molecule level. Until more recently, single molecule detection has been mainly restricted to fluorescent entities. But given that there are entire classes of materials that are non-emissive (or which have negligible emission quantum yields) there is a need to develop alternative approaches for single molecule detection. In the latter part of my talk, I will therefore present the use of a spatial modulation absorption technique to obtain single CdSe NW extinction spectra across the visible. Absorption spectra of single CdSe NWs have been recorded from 500 nm to 750 nm along with their accompanying emission spectra. Resulting data reveal structure in the extinction. These measurements address the outstanding question as to whether the optical properties of these (and other) 1D nanowires are excitonic or free carrier in nature and is exactly the same question asked about the absorption of analogous 1D carbon nanotubes.
Battery concepts for high density energy storage: principles and practice
Dept. of Chemistry and Biochemistry, Arizona State University, Tempe
The utilization of chemical sources of electrons for technological
applications may date back to the gold-plating technologies of biblical
times. Currently, success in this area is critical if solar energy
harnessing is to become efficient and petroleum-consuming power trains are to be replaced. We review the different technologies under development for storing and delivering portable energy (“bottled electrons”). Most of the
technology in current use involves the encapsulation of both electron
sources and electron sinks, but as this is both volume-inefficient and
dangerous, consideration is also given to devices under development such as
the lithium-air battery, and the more advanced zinc-air battery in which
only the source needs to be “bottled”. The latter devices are limited to
about 3.0 V by the free energy of formation of Li2O. For higher voltage
devices, chemicals that store oxygen at gigabar effective pressures, and
electrolyte systems that can tolerate voltages above 5V, are needed. In
this area, unlike materials science, the technology
developed by nature over 4 bn years of R&D gives little guidance as it has
largely been limited by the decomposition potential of water. The best
efforts of humankind in this area, and the principal stumbling blocks, will
Simulación de la dinámica electrónica en sistemas de miles de átomos
Dr. Cristián G. Sánchez
Investigador adjunto del CONICET-Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas de Córdoba
Vicedecano de la Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba
En esta charla describiré nuevas herramientas de simulación de la dinámica electrónica que hemos desarrollado en mi grupo. Estas técnicas permiten el estudio de la evolución temporal de la estructura electrónica de sistemas de hasta algunos miles de átomos frente a la acción de campos electromagnéticos externos dentro y fuera del régimen de respuesta lineal. Recientemente hemos implementado nuestros métodos de simulación en un nuevo código que desarrolla toda la labor de cómputo en la GPU posibilitando aceleraciones de órdenes de magnitud y accediendo de esta forma al estudio de sistemas de mayor tamaño. Describiré algunos resultados que hemos obtenido en relación a la transferencia de energía en pigmentos fotosintéticos y la dinámica de transferencia de carga en celdas solares sensibilizadas por colorantes. Nos interesa particularmente el establecer colaboraciones con otros grupos que permitan explotar las ventajas de nuestras técnicas aplicadas al estudio de las propiedades ópticas de sistemas que se encuentran fuera del alcance de los métodos tradicionales. Microscopía fototérmica, del invento al producto: los dos lados del
Se presentará el microscopio fototérmico en su versión comercial y sus
actuales y potenciales aplicaciones en la ciencia de materiales. Se
describirán los avances tecnológicos incorporados a lo largo del proceso de
desarrollo de la tecnología y como se alternaron las estrategias de trabajo
para sortear el largo camino desde una idea y equipo de laboratorio hasta
la comercialización de un producto final en el mercado.
Anandromía endorreica y pectinatus: un químico chapoteando en las ciencias ambientales
Dept. Geology and Geophysics, Global Change &Sustainability Center, University of Utah, Estados Unidos
Los elementos químicos y sus isótopos se distribuyen en la biosfera vía procesos geológicos, biológicos y antropogénicos. A pesar de estar presente en concentraciones ínfimas, los elementos traza pueden impactar ecosistemas y organismos como componentes esenciales o tóxicos. Cambios de concentración y abundancia isotópica en sedimentos, rocas o tejidos biológicos son útiles para constreñir los mecanismos de formación, identificar componentes de mezcla o establecer la procedencia geográfica. Usando elementos traza radiactivos, es posible también estimar edad. En conjunto con medidas de isótopos establesy otros parámetros fisicoquímicos, algunos de estos sistemas son capaces de registrar cambios ambientales. Usando espectrometría de masas de plasma junto con ablación laser es posible medir variaciones isotópicas y de concentración con una resolución espacial en la escala de los micrones.La composición elemental y 87Sr/86Sr en agua, otolitos, marfil, polvo y pelo y sus implicancias ambientales serán discutidos.
El truncamiento de un barril beta disocia la estabilidad intrínseca de la propensión a la agregación
Lucrecia Curto, Carla Angelani, Inés Cabanas, Julio Caramelo y José María Delfino
Departamento de Química Biológica e IQUIFIB (UBA-CONICET), Facultad de Farmacia y Bioquímica, UBA.
La digestión controlada de la proteína ligadora de ácidos grasos IFABP rinde dos variantes abreviadas D98D y D78D. Estas estructuras resultan útiles para investigar aquellos determinantes relacionados con la agregación de proteínas de la clase barril beta. Aunque dotadas de una mayor plasticidad conformacional, estas variantes exhiben una topología característica del estado nativo y son capaces de sustentar una conducta cooperativa del plegado. Notablemente, aunque IFABP y D98D son monómeros en solución, D78D adopta una estructura dimérica estable. A pesar del hecho de que las proteínas beta naturales evitan la agregación por los bordes, el agregado de co-solventes estructurantes como el 2,2,2-trifluoroetanol (TFE) induce cambios conformacionales en estas variantes que disparan el proceso de agregación. En todos los casos, las medidas de turbidez revelan un valor máximo alrededor de 25% v/v. Además, la tinción de los agregados con los colorantes Rojo Congo y Tioflavina T sugiere un carácter del tipo amiloide, hecho consistente con la interpretación de imágenes de microscopía electrónica de transmisión (TEM) que no excluyen la morfología fibrilar. Por otro lado, los efectos sustanciales sobre la conformación proteica global dependientes de la concentración de TFE fueron evaluados por emisión de fluorescencia y dicroismo circular. El fenómeno de agregación de las tres construcciones ensayadas obedece a un mecanismo común de nucleación-elongación, mediante el cual ocurre la formación inicial de núcleos estables de estequiometría definida a partir del estado nativo como paso previo al crecimiento de los agregados por aposición de más proteína nativa. Inesperadamente, la estabilidad conformacional intrínseca de estos polipéptidos no se correlaciona con la tendencia demostrada a la agregación. Estos hallazgos confrontan la noción establecida sobre que una perturbación de la estructura nativa compacta deba necesariamente favorecer la población de especies propensas a la agregación.
Transferencia electrónica en materiales híbridos de Quantum Dots y polímeros redox
Chemistry Department, Northwestern University
El proceso de trasferencia electrónica desde/hacia nanocristales
semiconductores (más conocidos como Quantum Dots, QDs) es muy estudiado en la actualidad por su importancia en aplicaciones de conversión de energía
basadas en QDs, por ejemplo en celdas solares o dispositivos de emisión de
luz. En este seminario presentaré resultados recientes en el área de
transferencia electrónica en materiales híbridos, es decir materiales
compuestos por un componente blando (poliviologeno, un polímeroredox) y QDs inorgánicos (CdSe y CdSe@CdS@Zn). La transferencia electrónica desde
losQDsfotoexcitados hacia el polímeroredox ha sido estudiada en detalle
mediante espectroscopia de absorción transitoriaultrarrápida. El resultado
más importante de este estudio es el rol que juegan los ligandosorgánicos
en la superficie de los QDs en controlar la velocidad de la transferencia
de carga. Por otro lado, se demostrará una potencial aplicación para
estos materiales en la preparación de películas fluorescentes
‘fotoestampables’.
The organometallic chemistry of organoactinides: activating C-C, C-Si and C-H bonds Moris S. Eisen
Schulich Faculty of Chemistry, Technion-Israel Institute of Technology, Haifa 32000, Israel
Neutral and cationic organoactinide complexes have been extensively studied in the last decade as catalysts for several organic transformations. Polymerization of alkenes, oligomerization, intermolecular hydroamination, and hydrosilylation of terminal alkynes, and 1,1-insertion of isonitriles into terminal alkynes comprise some of these processes. However, due to the high oxophilicity of the actinide complexes, all the substrates containing oxygen atoms were excluded because of the expected low activity of these complexes due to the predictable oxygen-actinide interaction. In our attempts to discover new catalytic reactions for actinide-based complexes, we have found their surprising activity towards the polymerization of cyclic mono- and diesters. This discovery arouses the conceptual question about the activity of oxo-actinide complexes. To expand the scope of the actinides in catalysis, we have pursued the dimerization of aldehydes to esters. In order to show the generality of the process, and to be able to proposed a suitable mechanistic pathway, we have investigated various organoactinide complexes in addition to kinetic and thermodynamic studies. We will also present the synthesis, characterization of oxide-bridged uranium complexes, and the catalytic reactivity for the metathesis reaction of silylalkynes, phenylsilane and the C-H activation of arenes introducing the concept of copy and pasting a SiH3 group.
Desarrollo de materiales porosos para aplicaciones energéticas y medioambientales
Director Laboratorio de Sólidos Porosos-INFAP-CONICET-UNSL, investigador independiente CONICET y profesor asociado UNSL
Se hace una presentación de las actividades que se llevan a cabo en el Laboratorio de Sólidos Porosos, perteneciente al Instituto de Física Aplicada- CONICET-UNSL, describiendo las siguientes líneas de investigación: Línea A: Materiales Microporosos: Se desarrollan carbones activados, utilizando como materia prima madera, carozos y cáscara de frutas, en diferentes formas física. Su aplicación específica está basada en procesos de adsorción para el almacenamiento de gases energéticos, como metano e hidrógeno, donde además se estudia el comportamiento de materiales comerciales novedosos como nanotubos de carbón, MOFs y zeolitas. Línea B: Materiales Mesoporosos. Los materiales sintetizados en esta línea comprenden los basados en arcillas naturales y en productos químicos sintéticos de la familia del Si y el Al y muy recientemente materiales mesoporosos carbonosos. Se desarrollan arcillas pilareadas (micro-mesoporosos) y materiales mesoporosos ordenados como los denominados MCM, SBA y CMK, estudiando variaciones en el proceso de síntesis y la afección de éstas en las características finales, mediante técnicas experimentales y de simulación. Las aplicaciones son en Procesos de Descontaminación y Química Fina, así como en la producción de Combustibles sintéticos. Línea C: Materiales Macroporosos: Esta línea de más reciente creación se basa fundamentalmente en el conformado de materiales, mediante prensado o extruido, donde el material final posee estructura macroporosa por la unión o adhesión de unidades micro-mesoporosas. Los materiales obtenidos poseen potenciales aplicaciones, fundamentalmente en el área de catálisis medioambiental, aunque ya se han aplicado en su uso como adsorbentes en descontaminación de aguas.
Adventures with liquid crystals: non covalency, phosphorescence and heterogeneous catalysis
While liquid crystals are known to the world as the archetypal materials in
flat panel displays, a technology that commands >95% of the market and will
do so for many years to come, in addition they offer very much more
relating to self organisation. For example, the ultra-strong polymers
and spider silk owe their strength to fabrication from the liquid crystal
phase, while many of the lipids that constitute cell membranas are liquid
In this lecture, the intention is to use a series of *N*-heterocyclic
compounds and some of their metal complexes to illustrate some of what is
possible. Of necessity, the view will be little 'broad brush', but in so
doing it is hoped that everyone will take something from what is presented.
*Non Covalency**: *Halogen bonding is a non-covalent interaction first
described >100 years ago but brought into contemporary chemical vocabulary
as a new interaction in supramolecular chemistry by the Milan group. We
described the first examples of halogen-bonded liquid crystals and have
made comparisons with related hydrogen-bonded materials. This work will be
discussed and the increased lability of halogen Bonds compared to hydrogen
bonds will be proposed.
*Phosphorescence**: *OLEDs represent an alternative flat-panel display
technology based on electroluminescent materials. Spin statistics allow
formation of singlet and triplet excitons in devices in a 1 : 3 ratio, but
in organic materials, emission from the triplet manifold does not generally
occur limiting inherent efficiency. Spin-orbit coupling in heavy-metal
complexes of, for example, Pt and Ir, facilitates triplet emission and
indeed 2- phenylpyridine (ppy) complexes of IrIII are used in commercial
fabrications. We have prepared liquidcrystalline ppy complexes of PtII and
IrIII to try to combine enhanced emission efficiency with other advantages
of liquid-crystalline fabrication and the results to date will be described.
*Heterogeneous Catalysis**: *High-surface-area, mesoporous silicas may be
obtained by templating on the liquid crystal phases of surfactants. We have
approached this subject by using metallosurfactants, the result of which is
porous silicas containing nanoparticulate metals and their oxides in the
pores, some of which are shown to have great catalytic activity. This
approach is then extended to include the use of generic surfactants and
soluble metal salts. Synthesis, structure, catalysis and magnetism will all
Consecuencias fotoquímicas y biológicas de la oxidación fotosensibilizada de proteínas Claudio D. Borsarelli
Laboratorio de Cinética y Fotoquímica (LACIFO), Centro de Investigaciones y Transferencia de Santiago del Estero (CITSE-CONICET), Universidad Nacional de Santiago del Estero
Actualmente existe un gran interés en el mecanismo y en las consecuencias biológicas del daño ocasionado por especies radicalarias y no radicalarias de oxígeno (ERO) sobre macromoléculas biológicas, como las proteínas. En particular, la oxidación de proteínas resulta en pérdidas severas de la funcionalidad biológica debido a cambios estructurales y/o conformacionales de la proteína nativa, tales como alteración de la susceptibilidad a proteólisis, disminución de la actividad enzimática, modificación de los residuos de aminoácidos, entrecruzamiento intra- o intermolecular, etc. En los últimos años en nuestro laboratorio en Santiago del Estero, hemos virado nuestro interés de investigación al estudio espectroscópico y funcional de algunas proteínas, como albúminas séricas, a-sinucleína, y flavoproteínas, algunas de ellas sometidas a algún tipo de estrés oxidativo fotosensibilizado con diferentes propósitos. En el caso de las albúminas en presencia de sensibilizadores como ftalocianina de Zn (ZnPc), azul de metileno (MB) y rosa de bengala (RB), nuestro interés se centra en analizar tanto la interacción sensibilizador-proteína como el mecanismo de fotosensibilización de los aductos formados y la evaluación del daño oxidativo de la albúmina pos-fotosensibilización. Para a-sinucleína, una proteína asociada con la enfermedad de Parkinson, el interés se enfoca en la utilización de metodologías de oxidación fotosensibilizada para la síntesis “in vitro” de especies proteicas tóxicas que pueden llegar a formarse en situaciones de estrés oxidativo “in vivo”, y su posterior evaluación bioquímica. Finalmente, voy a presentar algunos resultados preliminares del efecto de diferentes modificaciones y mutaciones en flavoreductasas “Rhodobacter capsulatus” sobre las propiedades fotofísicas y fotoquímicas del cofactor flavínico (FAD).
Síntesis y caracterización de nanocarbones (grafeno, nanoparticulas, carbono poroso)
César Barbero
Los materiales de base carbono tienen gran relevancia en tecnologias tales como supercapacitores, baterias de litio-aire, sistemas de captura de contaminantes, etc. por su gran area especifica como por las propiedades de intercalacion. Ademas de las formas clasicas de darbono, diamante y grafito se han desarrollado nuevas formas de carbon como C60, grafeno, nanotubos de carbono y carbono vitreo. Entre ellas, se destacan el grafeno, las nanoparticulas de carbon y carbonos porosos jerarquicos. Se describiran nuevos metodos de sintesis desarrollados en nuestro grupo. El grafeno se produce por exfoliacion electroquimica controlada del grafito, produciendo un material con bajo nivel de defectos. Pequeñas nanoparticulas de carbono se producen por descomposicion termica de pequenas moleculas organicas. Las nanoparticulas de carbon de mayor tamano se producen or pirolisis de nanoparticulas de resorcinol-formaldehido (RF). Los carbones porosos jerarquicos se producen por piro-lisis de resinas RF porososa preparadas a su vez por tecnicas de moldeado suave o moldeado duro. Los materiales carbonaceos se caracterizan utilizando HRTEM, AFM, Raman, electroquimica, isotermas BET de adsorcion de nitrogeno, etc.
Lo quiero todo y ya: dinámica molecular acelerada
Profesor titular DE, Investigador Principal CONICET, Universidad Nacional de Córdoba, Facultad de Ciencias Químicas, Departamento de Matemática y Física
Debido a su excelente poder predictivo, la dinámica molecular (DM) es un
método ampliamente utilizado en la química teórica, la física, la biología,
la ciencia de materiales y la ingeniería. Sin embargo, debido a su alto
costo computacional, las simulaciones de DM sólo se pueden utilizar para
simular directamente procesos dinámicos en escalas de tiempo muy limitadas
(por ejemplo, nanosegundos o a lo sumo unos pocos microsegundos). Dado que es
muy común que los procesos de no equilibrio requieran tiempos muchos más
largos, como ocurre en aquellos térmicamente activados, es de sumo interés
extender este tipo técnicas a escalas de tiempo mas largas. El objeto de
esta charla es discutir sobre algunos métodos de DM acelerada que se ven
promisorios para atacar estos problemas y presentar trabajo en desarrollo
con la aplicación de algunas de estas técnicas.
Compositos de polímeros y nanoestructuras inorgánicas: magnetismo, elasticidad y conductividad eléctrica
Dra. Soledad Antonel
DQIAQF/INQUIMAE
En primer lugar, los compositos formados por una dispersión de partículas
magnéticas en una matriz viscoelástica (por ejemplo un polímero
elastómero)
son conocidos como materiales magnetoelásticos. Si estos compositos se
preparan en presencia de un campo magnético externo se puede inducir
anisotropía tanto magnética como elástica, hecho que resulta de gran
interés en el desarrollo de sensores y actuadores. Se sintetizaron
diferentes nanoestructuras magnéticas de CoFe2O4 (nanopartículas,
y nanotubos) y níquel (nanopartículas y nanocadenas). Se prepararon,
además, compositos magnetoelásticos, basados en dichas nanoestructuras y
polidimetilsiloxano (PDMS). A partir de una caracterización exhaustiva se
encontró que estos materiales, preparados en presencia de un campo
magnético externo, presentan tanto anisotropía magnética como elástica,
dada por la formación de agujas de material inorgánico, orientadas en la
dirección del campo magnético aplicado durante la preparación. Asimismo se
puede concluir que la morfología de la nanoestructura magnética influye
marcadamente en las propiedades del material final, aumentando
considerablemente la anisotropía observada.
En segundo lugar, recientemente ha surgido un particular interés en la
preparación de compositos basados en nanoestructuras magnéticas y
electroactivos, en particular polímeros conductores. Estos materiales
presentan propiedades que serían difíciles de obtener con los componentes
individuales, ya que poseen tanto susceptibilidades magnéticas elevadas
como alta conductividad eléctrica, dando lugar a un gran número de
aplicaciones. Sin embargo a la actualidad se conoce muy poco acerca de la
posible interacción entre ambos componentes en el material final. Se
presentarán resultados preliminares acerca de la preparación y estudio de
las propiedades de compositos de nanopartículas de CoFe2O4 y polipirrol
(PPy) o polianilina (PANI). Se encontró, para ambos polímeros, que la
respuesta magnética y la conductividad eléctrica del material dependen de
la proporción nanopartícula-polímero en el composito. Además, la identidad
del polímero es importante, ya que se observó una diferente influencia del
mismo en las propiedades magnéticas del composito.
Synergistic effect of nitric oxide and singlet oxygen originated from
light irradiation on nitrosyl ruthenium complex as potentiation for
photodynamic therapy. Kinetic, photobiological and cytotoxicity studies
Professor Roberto Santana da Silva
Pharmacy School, University of São Paulo, Brasil
Nitric oxide (NO) is an important biological messenger. It has been
implicated in many physiological processes, including cardiovascular
control, neuronal signaling, defense against microorganism and tumors. It
can trigger pro- and antitumor responses depending on the concentration of
this molecule (NO) in biological system. The antitumor effect is pronounced
when there are high levels of NO in tumor cells, which make a challenge
develop compounds that can deliver NO under external stimulation. This work
describes synthesis, kinetic, photochemical and photobiological studies of
some nitrosyl ruthenium complex type [RuL5NO]n+ and [RuL5NO]—antibody used
as NO deliver system. Conjugation antibody to {Ru-NO} improve site
specification on cell. The compound was obtained by covalent bond using
appropriate reagents and separation from free [RuL5NO] was achieved by
exclusion chromatography. Identification of Ru-NO—antibody was carried out
using Eastern Blotting test. Cell viability decreased to 12 % for
Ru-NO--IgG compound while aqueous [RuL5NO]2+ was found 85 %. It may be
related to the NO release in an appropriate target to kill cancer cell.
Apoptosis was described as the main biological mechanism for the nitrosyl
ruthenium complex. It is also being performed in our laboratories a
chemical investigation on trinuclear ruthenium carboxilates as nitric oxide
releasers. Up to now the compound [Ru3O(CH3COO)6(L)2NO]PF6 where L =
3-picoline releases NO upon irradiation at 377 nm, 447 nm and 532 nm, while
compound where L = 4-acetylpyridine, a pi-acceptor ligand, is unstable,
releasing NO even in the dark. Cell viability was also studied under light
irradiation effect of [RuL5NO] complex. One of this complex is [{(Ru(bpy2
)NO)}2(pz)Ru(Pc)pz)] (I) (where pc = phthalocyanine, bpy = 2,2’-bipyridine
and pz = pyrazine ligand) as putative system to improve photodynamic
therapy (PDT). This trinuclear compound display n(NO) at 1942 cm-1,
indicating that the nitrosyl group exhibits a sufficiently high degree of
nitrosonium ion (NO+) and show NO release under 650 nm light irradiation.Once
phthalocyanine compounds are widely used in PDT due to their capacity of
singlet oxygen generation, cytotoxicity assays against murine melanoma cell
line B16F10 were evaluated as well. The compound was able to inhibit
cellular viability when irradiated at 660 nm, compared with the treatment
without photo stimulus. Similar studies was also conduced with Quantum dot
coupled to nitrosyl ruthenium (QD-Ru) system. The generated QD-Ru was able
to produce NO by photoinduced eletron transfer as well singlet oxygen by
energy transfer. The cell viability were found between 10-25 % with 5 J/cm
of potency in ligh irradiation. The cell death is mainly attributed to the
apoptosis mechanism. The initial studies suggested us the NO production
increases the sensitivity of the cells to singlet oxygen. The synergistic
effect of NO and 1O2 may improve Photodynamic Therapy.
Síntesis y caracterización de nanopartículas metálicas con formas inusuales
Grupo de Nanoquímica, UAQ-CNEA
Las propiedades plasmónicas de las nanopartículas metálicas han adquirido
en los últimos años una gran importancia, debido principalmente a las
posibles aplicaciones en muy diversos campos. Las nanopartículas metálicas
cuya resonancia del plasmón localizada (LSPR) se ubica en la región del
infrarrojo cercano (NIR, 750 – 1300 nm) son particularmente interesantes,
ya que los tejidos, la sangre y el agua presentan baja absorción en esa
región espectral, abriendo la posibilidad de aplicaciones biomédicas.
En este trabajo se utilizó cloruro de cetiltrimetilamonio (CTAC) para
inducir la formación de partículas de Au altamente anisotrópicas y
monocristalinas en un solo paso, sin utilizar semillas. La posición de la
banda correspondiente a la LSPR de las partículas se moduló entre los 600
y 1400 nm, cambiando la temperatura de la reacción y/o las concentraciones
de los reactivos. Esta variación en la posición de la banda plasmónica
está directamente relacionada con cambios en la morfología de las
partículas, que se estudiaron mediante técnicas de microscopía electrónica
tradicional y avanzada (tomografía, HAADF-STEM).
Además, se estudió la cinética de la reacción para postular un mecanismo
de crecimiento, que sugiere que la lentitud de la reacción y la
complejación entre el CTAC y el Au son los parámetros claves que regulan
el tipo de partícula obtenida.
En una segunda etapa, las partículas se recubrieron con cantidades
variables de Ag, SiO2 o Ag/SiO2, para dar lugar a partículas
núcleo-corteza con diferentes propiedades ópticas y químicas. Las
partículas Au@Ag se usaron como sustratos para SERS (Surface Enhanced
Raman Spectroscopy), con resultados prometedores.
Transferencia de electrones en sistemas híbridos nanopartículas-centros
David Schiffrin University of Liverpool, Reino Unido
Hexanethiolate gold monolayer-protected clusters (C6-MPCs) with an average
core diameter of 1.8 nm and a capacitance of 0.6 aF were synthesised by a
two-phase method. The clusters were functionalised with
(6-ferrocenyl)-1-hexanethiol by a place exchange reaction at different
molar ratios. The average number of ferrocene centres per cluster
determined by 1H NMR were 10, 7 and 4. DPV and CV measurements for cluster solutions in 0.1 M TBAPF6/Tol:AN (2:1) showed clearly the response of the Fc+/Fc redox couple and of Quantized Double Layer (QDL) charging events of the gold core. A transition from single to multiple electron transfer
response for the redox couple was observed as the number of ferrocene units per cluster was increased. The distances between the redox moieties have been estimated considering a homogeneous distribution of the redox sites on the nanoparticle ligand shell. In all the cases the inter-ferrocene average
separation is too large to observe self-exchange reactions and the most
likely electron transfer pathway is by fast rotational diffusion. The
oxidation of the ferrocene groups results in an electrostatic
switching-off of electron transfers between the electrode and the
nanoparticle core.
Guided growth of nanotubes and nanowires
[Crecimiento guiado de nanotubos y nanohilos]
Prof. Ernesto Joselevich
The large-scale assembly of nanotubes and nanowires with controlled orientation on surfaces remains a critical challenge toward their integration into practical devices. In recent years, our group developed different schemes of “guided growth” of nanotubes on surfaces directed along lattice directions, atomic steps and nanosteps. Is this also possible with inorganic nanowires? We report the vapor-liquid-solid growth of perfectly aligned, millimeter-long, horizontal GaN nanowires with controlled crystallographic orientations on different planes of sapphire. The growth directions, crystallographic orientation and faceting of the nanowires vary with each surface orientation, as determined by their epitaxial relationship with the substrate, as well as by a graphoepitaxial effect that guides their growth along surface steps and grooves. Despite their interaction with the surface, these horizontally grown nanowires display few structural defects, exhibiting optical and electronic properties comparable to those of vertically grown nanowires. This paves the way to highly controlled nanowire structures with potential applications not available by other means. Materiales electroactivos: dopaje como modulador de propiedades y su
aplicación en energía, y biomateriales
Nieves Casan Pastor
El estudio de materiales como un ente con propiedades estáticas se rompe cuando el material presenta propiedades electroquímicas y permite procesos de intercalación redox que permiten modular el potencial de su superficie, acumular carga o ser usados como electrodos en si mismos o como híbridos estructurados. Aplicaciones tales como almacenamiento de energía, procesos de electrocatálsisis o electrodos de electroestimulación en el sistema nervioso , pueden ser posibles gracias a dichas propiedades. El trabajo mostrado aquí muestra algunos ejemplos de "tunning" de propiedades conductoras, magnéticas, síntesis de nuevos materiales y su uso como electrodos en dichas aplicaciones.
Si agua y metano no se mezclan, ¿cómo forman clatratos?
Assistant Professor of Chemistry, University of Utah
Clathrate hydrates are crystals in which water forms a network of hydrogen-bonded polyhedral cages that can be occupied by small, typically nonpolar molecules. Methane clathrates occur naturally in the permafrost and seafloor, and are the most abundant fossil fuel on Earth. Clathrates also form, unwanted, on gas pipelines, clogging them and leading to enormous economic loss. Tapping on the potential of clathrate hydrates as fuels and controlling their formation in industrial settings requires an understanding of the mechanisms by which these crystals decompose and form, as the ratio of methane to water in clathrates is 100 to 1000 times higher than the solution from which they form. This poses a puzzle: if water and methane do not mix, how do they form the clathrates? I will present work we have done in my group to elucidate the mechanism of formation of clathrate hydrates using molecular simulations.
Reconocimiento molecular: desarrollo de polímeros impresos
El reconocimiento molecular es el principio subyacente en la mayoría de los procesos biológicos. En los últimos años, grandes esfuerzos se han realizado a los fines de fabricar receptores sintéticos capaces de reconocer y unirse específicamente a sustratos con alta afinidad y selectividad. En principio, estos materiales sintéticos tienen la ventaja de ser más baratos y estables que los bioreceptores de funcionalidad análoga. Además, siempre es posible desarrollar receptores artificiales para sustratos cuyos receptores naturales sean difíciles de obtener o que simplemente no existan. Una manera relativamente sencilla de generar receptores artificiales es la impresión molecular de polímeros sintéticos (MIP).
La impresión molecular es una tecnología en la cual sitios de reconocimiento específicos son introducidos en una estructura macromolecular usando una molécula “plantilla”. Existen diversas técnicas de impresión molecular, cuyas factibilidades de aplicación dependen de las propiedades moleculares de la plantilla y de las características requeridas del MIP resultante. En todos los casos, la fabricación del MIP requiere la copolimerización de una mezcla de la molécula “plantilla”, monómeros funcionalizados, monómeros de entrecruzamiento y de un solvente capaz de inducir porosidad en el nuevo material sintético. La copolimerización puede iniciarse térmica o fotoquímicamente. Finalmente, la extracción de la “plantilla” de los sitios específicos de reconocimiento deja en el polímero cavidades con la forma de la molécula impresa rodeada de un arreglo espacial de grupos funcionales complementarios. Los MIPs así obtenidos tienen la capacidad de (re)unirse específicamente a la molécula “plantilla” y por lo tanto, son aprovechables en diversas aplicaciones tecnológicas.
Diseño de nuevos materiales inorgánicos: hacia la generación de dispositivos noveles
Raúl E. Carbonio
Instituto de Investigaciones en Físico Química de Córdoba (INFIQC)-CONICET. Departamento de Físico Química, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba.
Se mostrarán resultados obtenidos en el grupo de nuevos materiales durante los últimos años en el diseño y síntesis exitosa de nuevos materiales “pensados” con propiedades pre-determinadas. Se incursionará en las familias estructurales de las Perovskitas, Perovskitas Dobles, Oxi-espinelas y Pirocloros, buscando particularmente propiedades magnéticas, magnetorresistentes y multiferroicas, utilizando para su caracterización técnicas de difracción de RX y neutrones de polvos, magnetización, magnetotransporte y resistividad eléctrica vs. temperatura, TG/DTA, etc. Se analizará la relación propiedades-estructura, los posibles caminos a seguir para la mejora de las propiedades obtenidas y las potenciales aplicaciones en dispositivos.
Integrating enzymes, microbes and electrodes: from biosensors to biopower
Mediated enzyme reactions form the basis of many applications, ranging from
biosensors, through biofuel cells, to applications in industrial
electrolysis. This presentation will briefly review some of our efforts to
date on redox mediation of enzyme reactions for such applications. Our
studies on laccase biosensors demonstrated, also, that laccases
co-immobilized in redox hydrogels can reduce oxygen at relatively high
potentials and current densities, suggesting possible applications as
cathodes in biofuel cells when combined to oxidation of a fuel, such as
glucose, at the anode. Covalent coupling of enzymes and mediators on
electrode surfaces, particularly structured surfaces, can appreciably
improve the fuel cell stability and output. Also, improvements in the
design of the redox polymers (in terms of structure and redox potential)
help to increase the biofuel cell power output. Our approach at improving
the stability and the power output of the biofuel cell will be presented.
Similarly, biofilms of electro-active bacteria in microbial fuel cells
(MFCs) can facilitate proficient organic carbon removal from wastewater
while producing biological renewable energy in the form of electricity. Our
research examines cyclic voltammetric behaviour of EAB under various growth
conditions to assess the efficiency of such films in MFCs. The approach
adopted examines the role of an applied controlled-potential to enhancing
biofilm electrochemical catalytic activity compared with the behavior of
control biofilms using both single-culture studies (*Geobacter
sulfurreducens, Rhodoferax ferrireducens*) and mixed-culture studies on
model fuel/wastes, and on wastes sourced from municipal and slaughterhouse
waste-streams, as well as fuels derived from second-generation biofuel
Diseño racional de materiales funcionales
Investigadora asistente INQUIMAE-CONICET
Laboratorio de Superficies y Materiales Funcionales
Los hidrogeles de sílica son ampliamente utilizados en el diseño de
materiales con actividad biológica (MABs). Estos materiales funcionales,
inspirados en los procesos de naturales de biomineralización, resultan de
encapsular distintas entidades biológicas en materiales sintetizados en
forma artificial, con potenciales aplicaciones biotecnológicas.
La funcionalidad de estos MABs resulta tanto de las funciones biológicas de
su huésped como de las propiedades de la matriz hospedadora.
Actualmente se busca diseñar estrategias de síntesis para obtener
materiales con propiedades adaptadas a los requerimientos de aplicaciones
específicas. Para esto es necesario correlacionar la microestructura de
las matrices con sus propiedades mecánicas, ópticas y de transporte y
entender cómo se puede ajustar la microestructura a partir de la síntesis.
En esta charla hablaré sobre algunos proyectos actualmente en curso en el
grupo de investigación y mostraré cómo las técnicas de caracterización de
la microestructura empleando SAXS (dispersión de rayos X a bajo ángulo)
permiten realizar una síntesis racional del material.
The conformational basis of enzyme kinetics
Many proteins, exploit transitions between several molecular conformations
to achieve their various functions. Enzymes in particular need to bind
substrate, stabilize the transition state and release product, all of
which may be facilitated by adopting different conformations.
To better understand the role of conformational flexibility in affecting
enzyme interactions requires a quantitative energetic and kinetic
characterization of the conformational landscape often with an
atomic-level detail of description at the relevant timescale of the
process. Unfortunately, no experimental method yet exists that can probe
the conformational dynamics at relevant timescales, whilst retaining the
detailed atomic-level information.
I will discuss how a combination of high-throughput all-atom molecular
dynamics (MD) simulations coupled with the use of transition path theory
can be used to build Markov state models (MSM) that elucidate the
conformational kinetics of proteins at biologically interesting
I will focus on the conformational flexibility of HIV-1 protease, the
enzyme of HIV responsible for cleavage of viral polyprotein precursors
that leads to viral maturation and infectivity. One fascinating aspect of
this enzyme is that it autocatalyzes its own release from within the viral
polyproteins that it cleaves. I will discuss how this is achieved by an
intramolecular mechanism for which the rate can be calculated using the
MSM methodology and for which conformational transitions in the enzyme
Finally, I will address the need for a multiscale physical framework that
couples processes occurring at different spatiotemporal scales, in order
to achieve a more complete understanding of enzyme kinetics and the
biological processes that they mediate. Such a framework should provide
the basis to link not only electronic structure information with molecular
conformational kinetic processes but also the latter with higher scale
reaction kinetic schemes from which the evolution of macroscopic
biological processes can be predicted.
Laboratoire de Chimie Théorique (LCT), Unité de Chimie Physique Théorique et Structurale, FUNDP, Namur (Belgium) y Université de Bordeaux, Institut des Sciences Moléculaires, Talence (France).
Molecular switches are compounds presenting the ability to commute
reversibly between two or more states in response to external stimuli. The goal of the work is the design of molecular switches exhibiting
contrasts of their second-order nonlinear optical (NLO) properties and the
highlight of the structural and electronic parameters leading to large
contrasts of first hyperpolarizability (&#946;) via a multidisciplinary
approach combining the synthesis of new compounds, the characterization of
their linear (by UV-Visible absorption spectroscopy) and nonlinear optical
properties (by hyper Rayleigh scattering), and the theoretical simulations
in order to predict and interpret molecular properties. These reversible
switching processes and the resulting variations of molecular properties
have many interests in technological area such as the development of
molecular computers or in life sciences since many biological functions
are based on commutation mechanisms. The major results of our
investigations are the interpretation of the NLO responses and contrasts
as a function of the nature, the positioning, and the donor/acceptor
character of the substituents.
Biomedical applications of biodegradable magnesium alloys
Prof. E. Aghion
Department of Materials Engineering, Ben-Gurion University, Beer-Sheva, Israel
The concept of using magnesium as a biodegradable material is based on the
inherent properties of magnesium in terms of its adequate
biocompatibility, mechanical properties (close to human bone), cost
effective compared to regular biodegradable polymers and the fact that the
human body requires about 400 mg magnesium per day for normal functioning.
The aim of the presentation will be to introduce the use of biodegradable
magnesium alloys in applications such bone surgery fixation and as a solid
foam platform for controlled drug delivery that is obtained by powder
metallurgy technology. The presentation will be accompanied by relevant in
vitro and in vivo experiments. In addition a novel technology to produce
magnesium alloys with amorphous structure will be also introduced with the
aim to address the major problem of gas embolism that is generated due to
the corrosion of magnesium and subsequent hydrogen evolution.
Size-free electronic tuneability, thermal and chemical stability, blinking-free multiple excitons in alloyed colloidal quantum dots and rods Prof. Efrat Lifshitz
Matwei Gunsbuourgh Academic Chair, Schulich Faculty of Chemistry, Russell Berrie Nanotechnology Institute, Solid State Institute, Technion, Haifa, Israel Resumen
This work introduces a new class of heterostructure quantum dots (QDs) and quantum rods (QRs), comprised of PbSe or CdTe cores (spheres or rods), coated by PbSe or CdSe shells, respectively, when, either the core or the shell has an alloy composition with a general chemical formula PbSexS1-x or CdTexSe1-x (when 0<x<1), and when x is distributed homogenously or as graded component across the nanocrystal. This work describes the unique properties of the mentioned heterostructures and their benefits in a few technological applications. Electronic band-structure calculations (using k*p model) included the influence of anisotropy of electron and hole effective masses (particularly in lead chalcogenides), smooth or sharp core/shell interface, shell-thickness/core-radius size ratio, adjustable composition (x) either at the core, at the shell or in both. Those calculations led to the following conclusions: (1) the band-gap energy and the band-extreme chemical potential can be tuned by a change in x; (2) the energy of remote states and their density of states can be adjusted by x and the internal division between core and shell; (3) the mentioned nanocrystals have a core/shell quasi-type-II alignment, when one carrier is partially delocalized over the entire heterostructure, and the degree of delocalization, exchange and Coulomb interactions are controlled by the value of x and the shell-thickness/core-radius ratio; (4) pure PbSe nanocrystals and their relevant heterostructures, showed partial charge separation, dominated by the anisotropy of effective mass, when addition of a shell further increase this separation. The discovered properties render understanding of current scientific issues discussed in the literature, such as the origin of the long lifetime in lead chacogenides nanocrystals, preferred multiple exciton generation in PbSe QDs, efficient charge separation in QDs and QRs for photovoltaic applications, Auger relaxations rates and long lived multiple excitons in colloidal nanocrystals. A few experimental evidences exhibit additional properties of the discussed heterostructures: (1) the continuous-wave and transient photoluminescence measurements over a wide temperature range (1.4 - 300 K) revealed a spectral shift of absorption and emission bands with a change in x in accordance of the theoretical work, an increase of the emission quantum yield when alloy components were included due to a decrease of stoichiometric defects, alleviation of a dark exciton recombination (a reduction of an exchange interaction) and reduction of the band-edge temperature coefficient (dE/dT) viz, induction of thermal stability; (2) micro-photoluminescence spectra of single core/shell QDs involving alloy component, showed a unique spectral stability (blinking-free) and well-resolved single and multiple exciton emission bands, all showed patterned dependence on the existence of an external magnetic field and selective linear or circular polarization, with/without temporal resolution. Those experiments revealed information about the angular momentum of the remote states and recombination processes of multiple excitons. Materiales para la fabricación de circuitos integrados de futura generación
La evolución tecnológica de los circuitos integrados durante
las cuatro décadas pasadas ha sido largamente facilitada por
el incremento en la resolución espacial de los polímeros
fotosensibles utilizados para definir definir nanoestructuras
funcionales para cada nivel dentro de cada "chip". Al mismo
tiempo, la resolución de los instrumentos ópticos empleados
para irradiar dichos fotopolímeros ha acompañado dicha
evolución, utilizando radiación ultravioleta de longitud de
onda cada vez más pequeña (365nm, 248nm, 193nm) y componentes
ópticos cada vez más complejos al punto de transformarse en
maravillas de precisión, rapidez y sofisticación. Aun asi, la
fuerza impulsora ($) que lleva a reducir el tamano de los
elementos (semi)conductores y aislantes ha empujado dicha
técnica, conocida como litografía óptica, hasta su límite de
aplicabilidad práctica. Es así que la continuidad en el avance
de la tecnología de semiconductores depende en gran medida de
la introducción de nuevos instrumentos y materiales
fotosensibles diseñados para operar con longitudes de onda
cercanas a los rayos-X.
En esta charla se presentarán los lineamientos generales de la
fabricación de circuitos semiconductores desde un punto de
vista litográfico, su evolución histórica y las limitaciones
actuales en relación a los materiales utilizados para dicho
fin. En particular, se describirán las propiedades de
transporte (difusión) de fotocatalizadores y su efecto en la
resolución espacial de nanoestructuras, la interacción de
estas especies con radiación ionizante (fotones, electrones) y
el diseño práctico de nuevos materiales fotosensibles
utilizando técnicas electroquímicas y de simulación
computacional. Finalmente, para el caso de nanoestructuras
poliméricas tridimensionales de alta densidad espacial
fabricadas con dichos lineamientos es necesario considerar la
inestabilidad mecánica impartida por el efecto capilar
presente durante el proceso de revelado. La descripción
cuantitativa de dicho efecto permite implementar distintas
técnicas de secado (surfactantes, fluidos supercríticos) que
eliminan la deformación de las nanoestructuras así fabricadas.
Femtosecond electron diffraction: heralding the era of atomically-resolved dynamics
Max Planck Research Department for Structural Dynamics, Center for Free Laser Science, DESY & Physics Department, University of Hamburg
One of the great dream experiments in Science is to directly observe atomic
motions as they occur. Femtosecond electron diffraction provided the first
â€˜lightâ€™ of sufficient intensity to achieve this goal by attaining atomic
resolution to structural changes on the relevant timescales. During my talk
I will cover the technical progress that made this new level of acuity
possible and give a survey of the new insights gained from an atomic level
perspective of structural dynamics. Atomic level views of the simplest
possible structural transition, melting, are discussed for a number of
systems in which both thermal and purely electronically driven atomic
displacements can be correlated with the degree of directional bonding. Optical manipulation of charge distributions and effects on
interatomic forces/bonding can be directly observed through the ensuing
atomic motions. New phenomena involving strongly correlated
electronâ€“lattice systems are also discussed in which optically induced
changes in the potential energy landscape lead to ballistic structural
changes. Concepts such as the structural order parameters are now directly
observable at the atomic level of inspection to give a remarkable view of
the extraordinary degree of cooperativity involved in strongly correlated
electronâ€“lattice systems. For the delight of chemists, I will finalize
my talk showing recent results obtained for an organic crystal composed by
light scattering centers. Here, we implemented a recently developed
ultra-bright femtosecond electron source to obtain an atomically-resolved
map of the relevant molecular motions driving the photo-induced
insulator-to-metal phase transition in the organic charge-transfer salt
(EDO-TTF)2PF6. This study is the first in its kind and illustrates the
potential of ultra-bright femtosecond electron sources to provide new
insights into the physics of strongly-correlated organic solids.
Influence of titanium nitride substrate properties on the carbon nanotubes morphology obtained by CVD
UNICAMP, Inst. de Fisica "Gleb Wataghin", Campinas, Sao Paulo,
Recent reports have shown that the growing of carbon nanotubes (CNTs) by
chemical vapour deposition (CVD) is influenced by the substrate
composition and not only by the catalyst material used in the procedure.
These investigations have shown that the substrates (buffer layer) affect
the kinetics of the CNTs growth, altering their diameter and length.
These reports also indicated that the stoichiometries as well as the
substrate´s nanostructure intervene in the process by different mechanism
not yet well understood. For instance, the presence of oxygen was invoked
as controlling ripening phenomena by reducing the difusión mobility of
precursor’s atoms on the substrate surface during deposition and thus
affecting the CNTs morphology.
In this seminar we shall present a comprehensive study of the effect of
the composition and nano structure of TiN buffer layers on the morphology
of CNTs growth by CVD. The studied samples were in situ obtained by
sequentially depositing TiN films on crystalline silicon and nickel
catalyst nanoparticles by Ion Beam Deposition (IBD) in a hydrogen
atmosphere at 500°C followed by growing CNTs from acetylene gas by CVD at
700°C. An auxiliary electrode near to the substrate polarized the
substrate to obtain well aligned nano tubes. The IBD technique allows a
fine control of the growing parameters as well as the material structure
and composition of the buffer layer. The presence of hydrogen is used to
control oxygen composition in the buffer layer. The buffer layer
composition and chemical Bonds were studied in situ by x-ray photoelectron
spectroscopy (XPS) in a UHV system attached to the preparation chamber. Ex
situ AFM, TEM, and SEM electron microscopy techniques were performer in
order to study the morphology induced by the different properties of the
buffer layers used in the carbon nanotubes growth. The correlation between
composition, nano struture and buffer layer morphology and its relation
with the CNTs characteristics are presented and discussed.
Frataxina: un modelo para explorar las relaciones entre estabilidad,
dinámica y función biológica
Instituto de Química y Físico-Química Biológicas, Universidad de Buenos
La ataxia de Friedreich (FA) es una enfermedad neurodegenerativa progresiva
hereditaria (1:40.000, niños y adolescentes). La FA es causada por la
deficiencia en la expresión de la proteí­na frataxina (FXN) y, en algunos
casos, por mutaciones puntuales que alteran la estabilidad o la función de
esta proteí­na. La FXN se expresa en el citoplasma y luego es importada a la
mitocondria donde participa en el metabolismo del hierro. Actúa como
chaperona de hierro uniéndolo y cediéndolo a otras proteí­nas (biosí­ntesis
de hemo proteí­nas y de proteí­nas con centros Fe-S). Ciertas variaciones
presentes en la región C-terminal de la FXN (CTR) se correlacionan con la
estabilidad conformacional de los diferentes homólogos. Sin embargo, no se
conocen con precisión cuáles son los determinantes moleculares de estas
diferencias en estabilidad termodinámica. Tampoco se conocen las relaciones
entre esta región (CTR), el proceso de consolidación del plegado de la
FXN, la dinámica molecular y la función biológica de la proteína.
Nosotros postulamos que la función de la FXN humana podría estar modulada y regulada por la dinámica de la interacción entre las hélices Î±1 y Î±2 y el
péptido 196-210 (CTR).
Microcontact chemistry: surfacereactions in nanoscale confinement
Organic Chemistry Institute and CeNTech, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Münster, Alemania
Microcontact printing is an established method for the preparation of physical,
chemical and biological patterns on solid surfaces. Typically, microcontact printing
involves a microstructured elastomer stamp that delivers a molecular ink in the
contact area between stamp and substrate. Recently, it has been shown that
microcontact printing can also induce chemical reactions when an ink is printed
on a substrate, even when the reaction partners are rather unreactive. Rapid and spatially controlled surface reactions induced by microcontact printing enable the molecular modification and patterning of a wide range of inorganic and organic substrates. This lecture will highlight our newest findings concerning the scope and kinetics of surface chemistry by microcontact
printing as well as its application in bionanotechnology.
H-bonding interactions in the active site of heme proteins: the case of Thermobifida fusca haemoglobin
G. Smulevich
Dipartimento di Chimica, Universita di Firenze, Italia
Truncated hemoglobins (Hbs) belong to a family of small heme proteins that
is widely distributed among bacteria, protozoa and plants. Their
sequences are 20â€“40 residues shorter than those of animal Hbs. They are
characterized by an unusual structural fold and a remarkable variability in
the nature of the distal heme pocket residues. These proteins can bind
oxygen with high affinity; however, their function is not yet fully
understood. Truncated Hbs are divided into three groups (Iâ€“III) that share
less than 30% sequence similarity.The structural and functional
properties of the active site of the bacterial hemoglobin from *Thermobifida
fusca *(Tf-TrHb, Group II)* *are largely determined by three polar amino
acids: TrpG8, TyrCD1, and TyrB10. We have exploited the availability of a
combinatorial set of mutants, in each of which these three amino acids have
been singly, doubly, or triply replaced by a Phe residue, to perform a
detailed study on H-bonding interactions between the protein and heme-bound ligand. A combination of UV-Vis, and resonance Raman spectroscopies has been particularly useful in highlighting the structural properties of these
proteins. In the present work, characterization of H2S, CO and F-binding to Tf-TrHb and to thecomplete group of mutants where the three key amino acids TrpG8, TyrCD1, and TyrB10, are progressively substituted with the non-hydrogen bonding phenylalanine, will be presented.
A detailed picture of H-bonding in the distal cavity environment has been
obtained. It appears that while TrpG8 and TyrCD1 can form strong H-bonds
with the ligands, TyrB10 can only interact weakly.
Peroxirredoxinas en la defensa antioxidante de Mycobacterium tuberculosis
Departamento de Bioquímica y Centro de investigaciones Biomédicas, Facultad
de Medicina, Universidad de la República.
Mycobacterium tuberculosis, el patógeno causante de la enfermedad
tuberculosis, es capaz de sobrevivir en el ambiente oxidativo de los
fagosomas de macrófagos activados. Por tal motivo, sus mecanismos
antioxidantes se encuentran bajo activa investigación, en la búsqueda de
potenciales blancos para el desarrollo de nuevas drogas. Entre las especies
oxidantes intrafagosomales a las que la bacteria se ve expuesta, se
destacan varios peróxidos tales como el peroróxido de hidrógeno,
peroxinitrito e hidroperóxidos de ácidos grasos, especies de demostrada
actividad citotóxica. El genoma de M. tuberculosis codifica para
distintas peroxidasas encargadas de su destoxificación. En nuestro
laboratorio, hemos caracterizado a la peroxirredoxina de dos cisteínas
tiorredoxina peroxidasa, determinado su especificidad por sustrato oxidante
y reductor y su mecanismo catalítico. Actualmente investigamos la única
peroxirredoxina de una cisteína de esta bacteria, la alquil hidroperóxido
reductasa E, miembro de una nueva clase de peroxirredoxinas presentes en
procatiotas. Determinamos que la enzima posee una amplia especificidad por
sustrato oxidante, reduciendo diferentes peróxidos. La reducción de
hidroperóxidos de ácidos grasos posee una constante de velocidad muy
rápida, del orden de 108 M-1s-1. Las bases moleculares de esta reactividad,
así como del mecanismo catalítico utilizado por las peroxirredoxinas, cuyo
tiol peroxidático reduce peróxidos 103-107 veces más rápidamente que otros
tiolatos, están comenzando a ser investigadas. Por otra parte, investigamos
la inactivación oxidativa de estas enzimas por sobreoxidaciòn de su
cisteína peroxidática a ácido sulfínico.
Interactions of metal ions and metal-based compounds with alphasynuclein: from basis research to therapy
Instituto de Bilogía Molecular y Celular de Rosario, CONICET y Universidad Nacional de Rosario
The aggregation of alpha-synuclein (AS) is a critical step in the etiology of Parkinson’s disease (PD). Protein-metal interactions play an important role in AS aggregation and might represent the link between the pathological processes of protein
aggregation, oxidative damage and neuronal cell loss.
Our studies revealed a hierarchal effect of metal
interactions on AS aggregation kinetics, dictated by
structural factors corresponding to different protein
domains. These results constituted the basis to investigate the impact of metal ion occupancy on the binding and inhibitory capacity of anti-amyloidogenic small molecules. The elucidation of molecular and structural determinants of these interactions serves as scaffold for on going structure-based drug discovery efforts targeting AS
amyloid formation.
Comportamiento del agua en interfases sólidas: simulación molecular en varias escalas
Damián Scherlis
Discutiremos el comportamiento del agua en interfases inorgánicas en
diferentes escalas de tiempo y espacio, cubriendo fenómenos desde la
adsorción y disociación hasta cambios de fase en entornos confinados. Este análisis involucra varios esquemas de simulación, tales como DFT en un solvente continuo, potenciales clásicos atomísticos, y modelos de grano grueso.
Modificaciones ultrarrápidas en sólidos y nanoestructuras inducidas por
pulsos láser de femtosegundos
Theoretical Physics, FB 10 and Center for Interdisciplinary Nanostructure
Science and Technology, Universität Kassel, Kassel, Germany.
Pulsos de láser muy intensos y muy cortos inducen en materiales una
situación fuera del equilibrio termodinámico, en la cual los electrones
adquieren una temperatura mayor que la de la superficie del sol mientras que
los iones permanecen a temperatura ambiente.
En esas condiciones extremas se generan procesos de autoorganización que
involucran movimientos iónicos colectivos, y algunas veces coherentes.
En este seminario se presentará una descripción teórica de distintas
transformaciones estructurales inducidas en materiales por pulsos láser de
femtosegundos, como: i) manipulación ultrarrápida de diferentes estructuras de carbono, ii)
excitación de fonones coherentes, iii) fusión ultrarrápida de semiconductores y iv) generación de “squeezed phonons“. También se comentará brevemente sobre la influencia de campos externos en proteínas.
Nuestros metodos de estudio se basan en simulaciones de dinámica molecular sobre superficies de potencial dependientes del tiempo y en cálculos de superficies de potencial basados en la teoría del funcional de la densidad y considerando todos los electrones del sistema.
Nanopartículas metálicas y semiconductoras preparadas por el método de extracción líquido-líquido María Guadalupe Sánchez Loredo Profesor Investigador, Instituto de Metalurgia, Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Coordinador del Posgrado en Ingeniería de Minerales, UASLP
Las técnicas preparativas basadas en la química coloidal han demostrado ser útiles para la síntesis de nanopartículas de carácter monodisperso. La extracción líquido-líquido, una de las técnicas de purificación de soluciones más aplicadas en la industria hidrometalúrgica, permite obtener soluciones metálicas de alta pureza a partir de las cuales es posible obtener nanopartículas de tamaño y morfología controlados mediante despojo precipitante, una modificación del proceso de recuperación convencional. Se presentarán resultados de la aplicación del despojo precipitante para la preparación de partículas ultrafinas de plata, sulfuro de plata, sulfuro de zinc, sulfuro de cadmio y óxido de zinc, así como de la caracterización de los materiales obtenidos. El método general involucra la transferencia de fase de las especies metálicas a soluciones orgánicas conteniendo reactivos organofosforados (Cyanex 471x, Cyanex 272, D2EHPA), seguida de despojo utilizando los precipitantes apropiados (iones borohidruro, oxalato o sulfuro) para la obtención de los materiales deseados. Las partículas de ZnO se obtienen por tratamiento térmico de los cristales de oxalato de zinc. Dependiendo de los procedimientos de preparación, las partículas usualmente tienden a aglomerarse lentamente, y eventualmente pierden su carácter disperso, precipitando finalmente. En este caso, particularmente las nanopartículas de ZnS permanecen dispersas en las soluciones orgánicas hasta por varios años. Imágenes de microscopia electrónica de transmisión de alta resolución muestran que las nanopartículas son altamente cristalinas y con diámetros en el rango de 5-12 nm.Las moléculas de extractante protegen las nanopartículas evitando la aglomeración y la contaminación de los materiales ya que el medio orgánico se encuentra libre de iones. Simulaciones de proteinas a pH constante. A veces el pKa no es el pKa Dr. Adrian E. Roitberg Professor, Quantum Theory Project, Department of Chemistry, University of Florida Resumen
Se presentará una metodologia para simular la dinamica y termodinamica de biomoleculas a pH constante, en lugar del metodo usual, a rotonación constante. Este metodo se puede usar para estudiar pKas de las biomoleculas. Mas aun, se mostrará porque las mediciones experimentales de pKas en proteinas deben ser analizadas con precaucion, dado que muchas veces reportan cambios conformacionales, y no simplemente cambios de estados de protonacion. Desarrollos recientes en la teoría de la hidrofobicidad
La tendencia hacia la agregación de grupos químicos apolares, mediada por el agua, es básica para actividades que van desde lo cotidiano, como el efecto detergente de ciertas moléculas tensoactivas, hasta procesos esenciales para la vida como el plegamiento protéico y la formación de
membranas biológicas. Si bien muchos aspectos de la teoría de la hidrofobicidad son entendidos hoy en día, aún subsisten importantes
incógnitas. Estas incluyen el comportamiento del agua cerca de superficies
protéicas con complejidad geométrica y química; la interacción entre la
cinética y la termodinámica en la evaporación inducida por superficies
hidrófobas, y su posible papel en el auto-ensamblaje biológico; y los
mecanismos de colapso de polímeros hidrófobos en agua. Ilustraré estudios
recientes enfocados a abordar estas preguntas, y ubicaré los mismos en el
contexto de la mecánica estadística moderna, tanto teórica como
Óxidos nanoestructurados: síntesis, caracterización y aplicaciones
Dra. Ana Gabriela Leyva
Comisión Nacional de Energía Atómica, CAC
Departamento de Física de la Materia Condensada, Gerencia de Investigacion
y Aplicaciones. Escuela de Ciencia y Tecnología, UNSAM
El creciente interés en la nanotecnología se debe a su amplio rango de
aplicaciones tales como las electrónicas, comunicaciones ópticas y
asociadas a sistemas biológicos, entre otras. Esto se evidencia en la
exhaustiva exploración de nuevos materiales y nuevas morfologías de
materiales conocidos. En ese sentido estamos estudiando la
nanoestructuración de óxidos con aplicaciones tecnológicas.
En esta charla presentaremos los resultados de las síntesis de varios
óxidos simples (de estaño, silicio, titanio, etc.), óxidos mixtos (de
manganeso, de cobalto, etc.) y soluciones sólidas (óxidos con
sustituciones estructurales) en forma de nanopartículas ensambladas
formando estructuras tubulares huecas (tubos) o sólidas (hilos). En
cuanto a los óxidos nanoestructurados tubulares se sintetizan usando como
molde films de policarbonato poroso. Los poros del molde de policarbonato
se llenan con la fase líquida correspondiente a la fórmula química deseada
y se los somete a los tratamientos térmicos adecuados a la composición y
estructura cristalina deseada. Para ello se emplea un método con dos
etapas térmicas, la primera por irradiación con microondas y la segunda en
un horno por convección. Estas estructuras tubulares pueden ser adheridas
sobre la superficie de sustratos sólidos inorgánicos durante el proceso de
síntesis. Exploramos su utilización como materiales catalíticos en
sensores de gases, cátodos de celdas de combustible sólidas (SOFC),
catalizadores y estudiamos exhaustivamente las propiedades magnéticas por
su potencial uso en spintrónica y como dispositivos de memoria y lectura
magnetorresistivo.
Respecto a las aplicaciones biomédicas haremos referencia a la síntesis de
nanopartículas magnéticas tipo core-shell (perovskitas de manganeso-SiO2)
con el objetivo de obtener un ferrofluido biocompatible destinado a la
terapia oncológica por la técnica de hipertermia magnética. En esta
síntesis se ha empleado el método de polimerización de citratos
(liquid-mix) para la obtención de nanopartículas y el método de Stöber
para el recubrimiento de las mismas.
Spectroelectrochemistry for the investigation of redox-catalytic processes
Institute for Inorganic Chemistry, Colonia, Alemania
Spectroelectrochemistry (in situ electrochemistry + spectroscopy) is a powerful method to investigate redox-processes in catalytic processes. The lecture will briefly introduce into the method and then present a number of examples of spectroelectrochemical investigations on transition metal complexes with relevance in catalysis.
Control de calidad de plegado de glicoproteínas: una aproximación
experimental desde la biofísica y la biología celular
Dr. Julio J. Caramelo
El plegado de proteínas es un proceso muy complejo que fácilmente puede
caer en errores. Las células disponen de una enorme variedad de
chaperonas y enzimas accesorias que asisten a este proceso. Asimismo, el
estado de plegado de las proteínas es seguido por un estricto sistema de
control (QC), que asegura la calidad del producto final. El sistema mejor
conocido es el que controla la calidad de plegado de las
N-glicoproteínas, las cuales dan cuenta de cerca de un cuarto de las
proteínas expresadas por las células eucariotas. El componente central
del sistema de QC de glicoproteínas es la enzima UDP-Glc:glicoproteína
glucosiltransferasa (UGGT). Esta proteína residente del retículo
endoplásmico reconoce aquellas glicoproteínas con una conformación
defectuosa, modificándolas mediante la unión covalente de una molécula de
glucosa. Mediante una combinación de experimentos biofísicos, de química
de proteínas y de enzimología, recientemente pudimos definir
determinantes estructurales que son reconocidos por la UGGT. La enzima es
capaz de sensar la exposición de aminoácidos hidrofóbicos,
preferentemente cuando están presentes en intermediarios colapsados de
plegado. Por otra parte, se determinó que la UGGT puede controlar el
ensamblado de estructuras oligoméricas. Estas observaciones in vitro
fueron verificadas in vivo, en donde se estableció que la UGGT participa
del control de calidad de plegado durante etapas avanzadas luego de la
Estructura y propiedades de agua y soluciones acuosas a bajas temperaturas
DQIAQF-INQUIMAE-CNEA
El agua presenta innumerables propiedades anómalas, tanto en la región
estable como en la metaestable. En este seminario haremos énfasis en las propiedades del agua y sus soluciones en la región sobreenfriada
incluyendo la transición vítrea, presentando recientes resultados
experimentales y de simulación obtenidos por el Grupo de Vidrios y
Líquidos Sobrenfriados (GVLS).
Se discutirá la estructura de pequeños clusters de agua (n=40-200) y agua bulk sobreenfriados con relación al modelo de dos-estados, las propiedades anómalas de soluciones sobreenfriadas de NaCl, las propiedades de transición vítrea en el sistema P2O5-H2Oy la viscosidad y desacople difusión-viscosidad en soluciones acuosas de glicerina en el régimen sobreenfriado. Finalmente se describirán brevemente algunos estudios en desarrollo.
Thick-film and LTCC techology for sensors, fluidic devices and
Laboratoire de Production Microtechnique (LPM), Lausanne, Suiza
Thick-film and related technologies such as LTCC (low-temperature cofired ceramic) have a long and successful application track record in the field of high-reliability electronics. In recent times, they have adapted to ever-increasing user requirements through development of new materials and processes, thus expanding beyond their traditional application field to enable a new class of devices such as sensors, fluidics, and advanced packages for electronics and MEMS operating in harsh environments. In this talk, several applications developed at EPFL will be presented: 1) Low-cost force and pressure sensors for industrial and medical
2) Packaging of devices and electronics for operation in harsh environments
such as aerospace and oil/gas exploration
3) Fluidic devices: microreactors and fuel cells
4) Packaging of small-scale atomic clicks
5) Polymer-based materials for low-cost devices and low-temperature
Histidine kinases in bacterial signaling: proteins on the move
Dr. Alejandro Buschiazzo
Unit of Protein Crystallography
DesK is a membrane-bound histidine kinase (HK) from Bacillus subtilis, able to sense the order of membrane lipids when cells are subjected to cold
shock, ultimately behaving as a molecular thermometer. Although the
relevance of sensor HKs in signal transduction is well established, we still
do not understand at the molecular level how HKs transduce input signal
information to regulate their output catalytic activities. We address this
issue by using a combination of structural and biochemical approaches. We
have determined eight crystal structures of the intracytoplasmic catalytic
core of DesK, including the wild-type, the phosphorylated form, and point
mutants that retain particular functional traits.
Structural analyses show that DesK has been trapped in three conformational
states that correspond to alternate functions of the protein along the
signaling pathway [1]. By comparing the 3D structures of a single HK in
different functional configurations, we observe a remarkable plasticity in
the central helical domain. Incoming signals induce helix rotations and
asymmetric helical bends that modify the accessible surface of the
phosphorylation site and the mobility of the ATP-binding domains, ultimately
modulating the protein’s catalytic activities.
The central four-helix bundle domain includes coiled-coil structures that
reach the histidine phosphorylation site. The trans-membrane sensor region
seems to drive the helical rearrangements. Heptad-repeat sequence features
allow for the extension or disruption of the coiled-coil towards the
N-terminus of the catalytic core, ultimately serving as a signal
transmission gear. In correlation with these movements, the flanking
ATP-binding domains, remain either rigidly fixed to the 4-helix bundle, or
otherwise free to move. We have explored the transient intradimeric
autophosphorylation state by semiflexible docking algorithms, leading to a
proposed mechanism working in trans, one monomer phosphorylating the other.
Structure-based cysteine engineering lends support to the working
hypotheses, allowing us to trap an intermediate state with disulfide bridges
between the two domains [2]. Negative cooperativity leads to phosphorylation
of only one monomer within the dimer.
Structure-based mutagenesis and protein engineering experiments in vitro and
in vivo, confirm the importance of the ‘coiled-coil’-mediated plasticity in
the conserved central phosphotransfer domain. Similar switching mechanisms
could operate in a wide range of sensor HKs. Structural studies of the
interaction of DesK with its cognate response regulator DesR are currently
[1] D. Albanesi, M. Martín, F. Trajtenberg, M. C. Mansilla, A. Haouz, P. M.
Alzari, D. de Mendoza and A. Buschiazzo, Proc Natl Acad Sci U S A 2009, 106,
16185-16190
[2] F. Trajtenberg, M. Graña, N. Ruetalo, H. Botti and A. Buschiazzo J Biol
Chem. 2010, 285, 24892-903.**
Más allá de Marcus: bases estructurales y dinámicas de la transferencia electrónica proteica Daniel H. Murgida DQIAyQF-INQUIMAE Resumen La transferencia electrónica (TE) en proteínas ha sido objeto de numerosas investigaciones tanto básicas como aplicadas, particularmente durante los últimos 30 años. Hacia fines de los años 90, luego de una década de debates muy apasionados, se alcanzó el consenso actual, adoptándose a la teoría de Marcus y versiones más o menos modificadas del modelo de *pathways*desarrollado por H. Gray y D. Beratan, como los marcos teóricos para tratar a estas reacciones de TE de larga distancia. Este progreso notable provee actualmente las bases para abordar una serie de preguntas fundamentales sobre procesos de transferencia de carga en sistemas biológicos. Por ejemplo, ¿cuál ha sido la estrategia evolutiva para cumplimentar con unos pocos elementos de construcción (sitios redox) el amplio abanico de requerimientos termodinámicos y cinéticos de TE en las diversas formas de vida? o ¿cómo se regulan las complejas cascadas de transducción energética electro-protónica en organismos vivos?. Este es el tipo de preguntas que intentamos abordar en nuestro grupo desde una perspectiva fisicoquímica, utilizando para ello una combinación de métodos espectroscópicos, electroquímicos y computacionales. En este seminario se presentarán resultados recientes sobre la regulación de la TE en proteínas de hemo-cobre en sistemas modelo, y sus posibles implicancias biológicas. Photochromic ormosils doped with phosphotungstate: structure and design of photochromic response
Dr. Ubirajara Pereira Rodrigues, Filho
Photochromic materials have been the focus of much attention because of their potential for technological applications such as optical lenses and smart windows, information displays, high-density memory devices and UV dosimetry. Polyoxometallates are good candidates for the preparation of such materials because they can accept electrons and/or protons to yield mixed valence coloured species (heteropolyblues or heteropolybrowns) besides presenting interesting photocatalytic activity. However, to use these photochromic dyes in useful devices the challenge is to develop matrix materials with adequate optical, mechanical, and chemical properties. Hybrid materials are highly appropriate in this context because they are versatile and offer the possibility to exploit the advantages of both organic and ceramic materials. Among hybrid materials, ormosils are the natural choice to develop devices based on polyoxometallates firstly because they can be easily incorporated by bottom-up procedures to form hybrid materials; secondly because their properties can be tuned using polyoxometallates intermolecular interactions with different organic functionalities. The photochromic response of the polyoxometallate ions is based on their photoreduction and therefore depends on their redox potential, on the medium pH and on the organic electron donor [1]. In our research, we exploit the structural versatility of the ormosils to design the internal structure, Figure 1, and photoactivity of the ormosils doped with phosphotungstate, Figure 2. This chalenging materials present intrigating strucutres as revealed by Transmission Electron Micrography, X-ray diffraction, Solid-state NMR and vibrational spectroscopy.
Caracterización físico-química de las interacciones entre iones pequeños y polielectrolitos
Dr. José L. Garcés
Universidad de Lleida (Catalunya, España)
La asociación de iones y otras moléculas de pequeño tamaño a macromoléculas y superficies cargadas es fundamental en disciplinas como química ambiental, ciencias de polímeros, biomoléculas, etc. Su estudio conlleva diversas dificultades provenientes tanto del alto número de sitios de asociación como de la diversidad de fenómenos que tienen lugar: efecto polielectrolítico, cambios conformacionales, heterogeneidad química de los sitios de enlace, procesos de agregación, formación de quelatos, etc. Durante el seminario se discutirán diferentes herramientas teóricas para abordar dichas problemáticas. Entre ellas se incluyen técnicas de tipo termodinámico (funciones de equilibrio promedio), mecánico-estadístico (espectros de afinidad multicomponente y condicionales, modelo SBRIS) y de simulación por ordenador (técnicas Monte Carlo, dinámica molecular).
Transferencia de carga (electrón y protón) en sistemas de pocas moléculas
Dr. Ernesto Marceca
DQIAQF - INQUIMAE
La transferencia de electrones (ET) desde una especie donora a una
aceptora es un proceso fundamental que abunda en distintas áreas de la
química, la biología y la física. La fuerte influencia del entorno de
moléculas de solvente puede advertirse por ejemplo en términos de la
teoría de Marcus, que señala que para que una reacción de ET proceda se
debe remontar una barrera de energía libre de solvatación a lo largo de
una coordenada (única) q que intenta representar cómo se reorganiza la
estructura del solvente (su polarización) al relocalizarse la carga
electrónica. Asimismo, marcados efectos de solvente también aparecen al
ocurrir una transferencia de protón.
La pregunta que surge es: ¿cuál es la naturaleza molecular de la
coordenada q que acompaña la transferencia de carga?
En torno a esta motivación, se presentarán estudios espectroscópicos y de deflexión eléctrica realizados en sistemas de pocas moléculas que
involucran reacciones de transferencia de electrón y de protón. Los
sistemas de estudio son: clusters Na-H2O en el estado fundamental,
clusters cresol-NH3 en el estado electrónico excitado, e hidrocarburos
aromáticos protonados.
Professor at the University of Cologne (Germany)
Resumen Spectroelectrochemistry (in situ electrochemistry + spectroscopy) is a powerful method to investigate redox-processes in catalytic processes. The lecture will briefly introduce into the method and then present a number of examples of spectroelectrochemical investigations on transition metal complexes with relevance in catalysis. “The rol of galia in methanol synthesis and of ceria based materials in pure hydrogen production” Adrián Bonivardi
Prediction of catalytic performance on “real” catalysts requires an intensive experimental work on powder catalysts that includes the scrutiny and uncoupling of different variables involved in the process . Our approach will be outlined in the case of methanol synthesis from carbon oxides on Pd-Ga2O3 based catalysts. Results of catalytic activity tests on a Berty-type reactor are modeled using a mechanism derived mainly from intensive infrared spectroscopy data. Low and high-pressure transmission infrared studies of the mechanism of the CO2 hydrogenation are presented. It is proposed that (bi)carbonate species on gallia surface are sequentiatly hydrogenated to formate, methilenbisoxide and methoxy groups by hydrogen which spillovers from palladium surface sites. Additionally, the detrimental effect of carbon monoxide is considered into the model to explain the lower productivity to methanol. The role of formate species is supported by means of periodic DTF calculations. Next, new results on ceria based materials used as supports in the study of the water gas shift and carbon monoxide preferential oxidation reactions for the purification of hydrogen also will be considered. To aggregate or not to aggregate: that is the question Cristian A. Strassert Physikalisches Institut and Center for Nanotechnology (CeNTech)
Westfaelische Wilhelms-Universitaet Muenster (Germany) Resumen
Aggregation of planar chromophores greatly affects their photophysical performance. Phthalocyanine derivatives tend to form inactive dimers or oligomers, while Pt(II) complexes can show efficient emission from the MMLCT triplet state. It is possible to avoid the aggregation of phthalocyaninates by axially binding them to the surface of aluminosilicates. We have recently designed a multifunctional zeolite L-based hybrid material able to target, label and photoinactivate pathogenic and antibiotic resistant bacteria. A highly green luminescent dye was inserted into the channels of zeolite L nanocrystals for imaging and labeling the cells. The outer surface was functionalized with a Si(IV) phthalocyanine derivative that forms toxic singlet oxygen upon red light irradiation, and with amino groups for targeting the living microorganisms [1]. On the other hand, we recently developed a straightforward one-pot synthesis of neutral, soluble Pt(II) coordination compounds bearing a dianionic tridentate, terpyridine-like ligand. The emission intensity of the complex reached up to 87% PLQY in thin films, with concentration independent colour and efficiency. Consequently, we demonstrated its suitability as a dopant in solution processed OLEDs. Furthermore, we discovered that this complex is also able to self-assemble to bright nanofibers, which can interlock to yield highly emissive gels (90% PLQY), thus constituting a versatile building block for luminescent architectures. Therefore, it is possible to obtain two different materials starting from one single molecular entity, and monitor the self-assembly process with high sensitivity by the turn-on of the emission upon aggregation. The unique photophysical properties of the bright emitter arise from aggregation, as evidenced by the excitation and emission spectra, as well as excited state lifetimes [2]. [1] Strassert, C. A.; Otter, M.; Albuquerque, R. Q.; Höne, A.; Vida, Y.; Maier, B.; De Cola, L. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 7928-7931. [2] Strassert, C. A.; Chien, C.-H.; Galvez-Lopez, M. D.; Kourkoulos, D.; Hertel, D.; Meerholz, K.; De Cola, L. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 946-950. Luminescent soft and hard assemblies
Dr. Luisa De Cola
Physikalisches Institut, and CeNTech, University of Münster, Muenster (decola@uni-muenster.de)
Electroluminescent metal complexes have been widely investigated for their potential use as dopant in Organig Light Emitting Devices, OLEDs, and when charged in Light Emitting Electrochemical Cells, LEECs. In this we will discuss the formation of soft [1,2] and hard crystalline luminescent systems [3-5]. Tuning the design of the metal complexes based mainly on iridium and platinum metal ions and containing phenylpyridine, pyridine, and pyridine azoles, or dinegative tridentate N-N-N ligands we are able to control the degree of intermolecular interactions leading to the formation of fibers and gels, or crystalline materials. In particular the possibility to promote aggregation and the new emission properties rising
from the formation of the assemblies, such as enhancement of the emission,
will be discussed in two examples. A non-luminescent platinum complex,
becoming extremely emitting (90% emission quantum yields) upon
aggregation, is described. The Pt(II) complex can assemble in fibers or
even form luminescent gels. The material has been used to construct
electroluminescent devices [1]. The aggregation can also be prevented and
other neutral Pt(II) complexes have been prepared and used for OLED
materials. Finally crystalline iridium complexes (left figure) will be
discussed and porous structures have been obtained with some of them. In
particular, in one of the described systems, two luminescent iridium
complexes, possessing different emission colors, and complementary charges
are employed to form complex salts and non covalent linked crystalline
porous photo- and electroactive framework [3]. The strategy described can
be extended to many photo- and electroresponsive ionic transition metal
complexes and could constitute the future generation of organometallic
zeolite-like structures. The modulation of their properties with
appropriate guests will be then discussed.
[1] C. A. Strassert, C.-H. Chien, M. D. Galvez Lopez, D. Kourkoulos, D. Hertel, K. Meerholz, L. De Cola Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 946.
[2] M. Mydlak, M. Mauro, F. Polo, M. Felicetti, J. Leonhardt, G. Diener,
L. De Cola, C.A. Strassert submitted.
[3] M. Mauro, K. C. Schuermann, R. Prétôt, A. Hafner, P. Mercandelli, A.
Sironi, L. De Cola Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 49, 1222.
[4] N. Darmawan, R. Fröhlich, L. De Cola, submitted.
[5] E. Quartapelle Procopio, M. Mauro, M. Panigati, D. Donghi, P.
Mercandelli, A. Sironi, G. D´Alfonso, L. De Cola J. Am. Chem. Soc., 2010,
132, 14397.
Electron transfer in dye-sensitized solar cells
Professor of Chemistry, Department of Chemistry Johns Hopkins University
Recently an order of magnitude increase in solar energy conversion
efficiencies from dye-sensitized photovoltaic cells has been realized.
These solar cells are based upon mesoporous thin films of nanocrystalline
(anatase) TiO2 sensitized to visible light with inorganic coordination
compounds that serve as dyes. Under simulated sunlight conditions,
solar-to-electrical power conversion efficiencies of 11.47% have been
confirmed. The sensitized materials have an enormous surface area, a long
effective pathlength, and a high photoconductivity that affords both
spectroscopic and photoelectrochemical characterization of interfacial
charge transfer processes. In this presentation an overview of our recent experimental studies of
solar energy conversion, materials processing, chemical bond formation,
and interfacial charge transfer will be presented. Specific topics
include excited state, interfacial and intermolecular electron transfer at
sensitized semiconductor interfaces. Recent data on electric field
effects at molecular-semiconductor interfaces as well as the mechanisms of
I-I bond formation will be presented. These studies were designed to
provide insights into the factors that control electron transfer at
semiconductor interfaces with implications that extend beyond electrical
power generation to the growing research field of solar fuel production.
Flow injection techniques for investigating the biogeochemistry of dynamic aquatic environments
University of Plymouth, Plymouth, **Devon, **UK*
Instrumental analytical techniques are critical for improving our
fundamental understanding of environmental processes. In addition to the challenge of environmentally relevant detection limits is the need for high temporal and spatial resolution measurements. In this context there is a growing need for rapid and reliable but relatively low cost techniques that can be remotely deployed to provide high quality environmental data. This presentation describes the evolution of flow injection (FI) based instrumentation for aquatic environmental monitoring [1]. FI techniques now impact on a wide cross section of analytical chemistry activities, providing imaginative and practical solutions to challenging analytical problems and contributing to the improvement of data quality. Key aspects of field based
FI systems will be discussed, including reaction chemistry, detector design, analytical performance, sample presentation and data processing. Two examples will be used to illustrate the impact of FI techniques at the interface between environmental analytical chemistry and biogeochemistry.
A FI manifold with spectrophotometric detection coupled with sequential enzymatic hydrolysis will be described for the quantification of individual classes of organic phosphorus species in the eutrophic Tamar Estuary (SW England). A FI manifold with chemiluminescence detection will be described for the determination of iron in remote, open ocean environments. Data from these applications will demonstrate how FI can enhance our understanding of the biogeochemistry of phosphorus and iron (and other species) in aquatic
[1] Flow analysis techniques for spatial and temporal measurement of
nutrients in aquatic systems, S. Gray, G. Hanrahan, I. McKelvie, A.
F. Tse and P.J. Worsfold, Environmental Chemistry, 3, 3-18 (2006) doi:
10.1071/EN05059.
Fotocatálisis fotónica
Dra. Cecilia B. Mendive
Investigadora de CONICET y profesora adjunta del Departamento de Quimica de la Universidad Nacional de Mar del Plata
Resumen La fotocatálisis ha sido y sigue siendo un tema fascinante de investigación que atrae la atención no solamente de científicos sino de tecnólogos por su amplio potencial en aplicaciones, entre otros, de remediación ambiental. Por medio de métodos fotocatalíticos empleando semiconductores que absorben energía lumíica pueden tratarse sistemas aéreos y acuosos elimimando los compuestos que los contaminan. Así el fotocatalizador emplea el poder oxidante de los huecos generados en la banda de valencia y el poder reductor de los electrones excitados a la banda de conducción. Muchos y variados son los enfoques de científicos y tecnólogos en modificar y optimizar sistemas fotocatalíticos para aumentar su eficiencia. Ellos van desde el desarrollo de nuevas ingenierías de reactores a la busqueda de nuevos materiales que interaccionen con el espectro de luz conveniente, en especial el espectro visible para el empleo de la luz solar. Para el caso del semiconductor TiO2, que absorbe en la región del ultra-violeta, el uso de elementos de fotónica permite ampliar la absorción hacia el visible. Esto se logra combinando las propiedades semiconductoras con aquellas estructurales que poseen los cristales fotónicos ajustando las condiciones de manera de que los "fotones lentos" generados sean de longitudes de onda que solapen con las de poca probabilidad de absorción del semiconductor en el rango visible. Estos temas se desarrollarán en la charla y se discutirán los alcances de las aplicaciones de estos materiales más allá de la fotocatálisis y en el marco de la fotónica como substituto futuro de la electrónica. Biofisicoquímica de proteínas asociadas al Cáncer:
Estudio de los mecanismos de reacción e inhibición de las triptofano
dioxygenasas
Dr. Marcelo A. Martí
Grupo de Biofisicoquímica de Proteínas
INQUIMAE y Dto. Química Biológica
FCEN-UBA-CONICET
En este seminario intentare contarles que tipos de temas y técnicas
pretendo abordar en este laboratorio de reciente formación. Para eso
utilizaré como ejemplo el estudio reciente de los mecanismos de reacción e
inhibición de las triptofano dioxyegnasas. Estas proteínas, denominadas
formalmente Triptofano 2,3 dioxigenasa (TDO) e Indoleamino 2,3 dioxygenasa
(IDO) son dos hemoproteínas capaces de catalizar la conversión de
L/D-triptofano en N-formylkynurenina (NFK). En mamíferos la TDO se
encuentra principalmente en el hígado mientras que la IDO es expresada
ubicuamente y esta involucrada en la respuesta inmune y el control de
crecimiento tumoral. Basados en estudios de oxidación de Trp por oxígeno
singulete y estudios con análogos de Trp sustituidos, se han propuesto
diversos mecanismos de reacción. Sin embargo, los detalles moleculares del
mecanismo enzimático, son aun desconocidos. Por otro lado, ambas enzimas
presentan diferencias significativas relacionadas con su selectividad
frente a los diferentes análogos de L y D Triptofano que se usan como
Utilizando una combinación de técnicas experimentales y de simulación
computacional mostraré como hemos elucidado el mecanismo de reacción y las
particularidades del sitio activo de ambas enzimas. Este estudio provee
las bases moleculares para un futuro desarrollo racional de inhibidores
para la terapia del cáncer.
Finalmente, contare de forma breve las perspectivas futuras de
investigación en el grupo.
Bases estructurales de la interaccion en solucion de la proteasa NS3 del virus de la hepatitis C con su cofactor, la proteina NS4A
Dr. Mariana Gallo
Investigadora CONICET, Instituto Leloir, Laboratorio de RMN
El virus de la hepatitis C (HCV) constituye la principal causa de
enfermedades del hígado en el mundo y aún no existe una terapia eficaz
para combatirlo. La proteasa NS3 del virus, siendo esencial para la
replicación del virus, aparece como un blanco atractivo para el desarrollo
de fármacos. Para ser completamente activa, la proteasa necesita de la
presencia de su cofactor, la proteína NS4A. El mecanismo de activación de
NS3 por 4A no es todavía del todo comprendido. A partir del estudio de la
conformación de dos complejos proteasa-inhibidor por RMN obtuvimos nueva
información acerca de las bases estructurales de este mecanismo. En el
seminario voy a presentar estas dos estructuras y discutirlas en el
contexto de la interacción de la proteasa con el cofactor en solución.
Además, voy a mostrar ciertos rasgos inusuales en el sitio activo de uno
de estos complejos
Syntheses, characterization, and antimicrobial properties of some alkyl and aryl substituted aza macrocyclic ligands, their N-pendent derivatives, and their transition metal complexes
Dr. Tapashi Ghosh Roy
Professor of Chemistry, University of Chittagong, Chittagong 4331, Bangladesh
The deliberation will involve an introduction to macrocyclic compounds,
their importance, syntheses of some of the biologically important aza
macrocyclic ligands, their N-pendent derivatives and their transition
metal complexes. Characterization of them by different spectroscopic
techniques, elemental, conductometric and magnetochemical analyses will be described, as well as confirmation of some of the structures by X-ray crystallography. Applications such us the antibacterial and antifungal activities of these compounds will also be discussed.
Aside from the abovementioned research works, I will show some of the
slides of my country (Bangladesh) for about 5 min at the beginning or end of my talk.
Estudios espectroscopicos avanzados por absorcion de Rayos-X.
Aplicaciones en materiales, superficies y nanociencia.
Felix G. Requejo
Principal Investigator CONICET
(INIFTA). Vice-Director.
Professor Dept. Physics. Fac. de Cs. Exactas. (FCE) Universidad
Nacional de La Plata (UNLP).
FCE, UNLP & CONICET
Las actuales demandas tecnológicas han estimulado intensamente el
desarrollo en los campos de la ciencia de materiales, la ciencia de
superficies y la nanociencia en general. Este desarrollo no puede ser
alcanzado obviamente sólo desde especulaciones teóricas ni desde la mera suposición sobre el origen de las propiedades de los nuevos materiales avanzados que hoy es posible sintetizar. Entre otros requerimientos, resulta necesario contar con nuevos desarrollos instrumentales que permitan indagar sobre la naturaleza estructural y electrónica a escala atómica para poder avanzar sólidamente sobre la construcción del conocimiento que explique y permita el desarrollo de nuevas propiedades de superficies y nanomateriales.
Las técnicas basadas en el empleo de absorción de rayos X constituyen un indiscutible aporte para la comprensión fundamental de las características básicas y de los procesos de interés en el campo de la nanotecnología. Se mostrarán algunos resultados obtenidos para la caracterización de nanomateriales y superficies mediante el empleo de técnicas de absorción de rayos X, como EXAFS y XANES, utilizando radiación de sincrotrón, y se presentará además la flamante facilidad "in-house" instalada recientemente en el INIFTA que permite realizar dicho tipo de investigaciones en nuestro país sin el requerimiento de una fuente de luz de sincrotrón.
Thin piezoelectric films and surface treatments on fabrics Satreerat K. Hodak Department of Physics, Faculty of Science, Chulalongkorn University Center of Innovative Nanotechnology, Chulalongkorn University Bangkok, Thailand Resumen In the first half of this talk I will describe the research I carry out on piezoelectric ïlms and fabric surface treatments. In the first part I will discuss the optical properties of SrTiO3, BaTiO3, CaCu3Ti4O12 grown using a sol-gel technique. These will include changes in the transmittance spectra, the optical energy band gap, the refractive index and the capacitance changes induced by gamma irradiation. As examples of sensing devices I will show a capacitor using BaTiO3 films deposited on flexible borosilicate glass for a strain gauge and a similar device working as a gas sensor for the ethanol-sensing. In the second half of this talk,I will discuss how we can turn silk and cotton fabrics to be hydrophobic using SF6 plasma, and poly(ethyleneterephthalate) (PET) fabric to be hydrophilic using N2, O2 and Ar plasmas. Solvatación y reactividad química en medios confinados Dr. Javier Rodríguez Grupo Materia Condensada. Gerencia de Investigación y Aplicaciones. CNEA. Resumen
Tanto las superficies como las cavidades nanométricas se caracterzan por presentar importantes inhomogeneidades en sus campos de densidades. Dichas inhomogeneidades se manifiestan a lo largo de distancias características del orden de unos pocos Angstroms y son lo suficientemente bruscas como para introducir desbalances en los campos de las fuerzas intermoleculares. Este hecho da lugar a la aparición de nuevos canales reactivos, bien diferenciados de los encontrados en fases condensadas convencionales. En esta charla se presentarán resultados obtenidos a partir de experimentos de simulación computacional realizados sobre sistemas microscópicamente inhomogéneos (entre los que se cuentan: nanotubos, nanocanales,ciclodextrinas e interfaces líquido-vapor) con el objeto de ilustrar la influencia que el confinamiento ejerce sobre diversos procesos reactivos que ocurren en fases condensadas. Surface photochemistry: photodegradation of benzophenone and alloxazine adsorbed within nanochannels of Na+ e H+ ZSM-5 zeolites
Professor associado agregado do IST, Universidade Técnica de Lisboa, Centro de Química-Física Molecular
After a brief introduction of our research group and the main techniques used for Surface Photochemical Studies, we will report specific studies on alloxazine and benzophenone adsorbed within nanochannels of MFI zeolites, namely in a series of Na+ and H+ ZSM-5 zeolites, where the hydrophobic and hydrophilic character of the host varies systematically.
Efectos de la masa y deslocalización nuclear en química cuántica Andrés Reyes Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia Resumen
En esta charla presentaremos un serie de sistemas moleculares en los cuales la masa y la deslocalización nuclear pueden tener efectos importantes en la estructura y propiedades. Para lograr esto empleamos una serie de técnicas que acuden al concepto de orbitales nucleares. La utilización de estas técnicas en fenómenos que involucran puentes de hidrógeno, efectos de isótopo sobre estructura y estabilidad moleculares, asi como el confinamiento nuclear en fulerenos endohédricos, exponen la importancia de incluir efectos cuánticos nucleares para una mejor descripción de estos fenómenos. What is wrong with DFT? Professor Nicola Marzari Department of Materials, University of Oxford
Resumen Electronic-structure modeling based on density-functional theory has become a very powerful tool to understand, predict, or design the properties of complex materials and devices. Nevertheless, it remains a dangerous tool, with many open and urgent challenges in our quest towards qualitative and quantitative accuracy, and in our ability to perform quantum simulations under realistic conditions. Several of these challenges stem from the remnants of electronic self-interaction, leading to dramatic failures in describing e.g. mixed- valence complexes, electron-transfer excitations, and even single- particle energies. I'll discuss these effects in few, paradigmatic case studies, and suggest possible solutions based on constrained DFT, on extended Hubbard functionals, or on imposing a generalized Koopmans' condition. I'll also highlight how stringent validation criteria for novel developments can be obtained from the calculation of magnetic spectroscopic properties or from the use of systematically accurate wavefunction approaches. Medio ambiente y energia: El rol de la química y aportes para una agenda de investigación Hugo Destaillats Staff scientist, Lawrence Berkeley National Laboratory
El objetivo de este seminario es contribuir a la discusión de una agenda de investigación en química ambiental del INQUIMAE, aportando elementos de mi experiencia reciente en EEUU. En una primera parte, se discutirán brevemente ejemplos de mi trabajo de investigación actual: el desarrollo de tecnologías de purificación de aire para reducir el consumo energético de sistemas de ventilación en edificios comerciales y la descripción de transformaciones químicas de contaminantes orgánicos gaseosos y particulados en microambientes interiores (“indoor environment”). En la segunda mitad, se discutirán alternativas para una profundización de las actividades del Instituto en el área de medio ambiente y energía. Contexto: Aproximadamente la mitad de la población mundial vive en ciudades, y se estima que la población urbana crecerá hasta ser el 70% del total hacia 2050. Una parte importante de ese crecimiento se dará en las llamadas megaciudades, de más de 10 millones de habitantes, que presentan problemas complejos en materia socioeconómica, energética y ambiental. El área metropolitana de Buenos Aires es una de las principales megaciudades de America Latina, y ha sido relativamente menos estudiada que otras (por ejemplo, la ciudad de Mexico). El medio urbano es el ámbito donde se consume una mayoría de recursos materiales y energéticos, y a la vez donde tiene lugar la mayor exposición humana a contaminantes no-naturales. Por esta razón, resulta fundamental entender el origen y dinámica de la contaminación urbana, controlar sus fuentes y mitigar sus efectos. La química juega varios roles importantes tanto en la descripción y cuantificación del problema como también en la búsqueda de soluciones originales. Algunas de estas soluciones pasan por el reemplazo de fuentes de energía tradicionales (combustibles fósiles) por energías limpias y renovables. También por la incorporación de nuevos materiales y tecnologías de construcción que mitiguen la exposición a sustancias toxicas y permitan minimizar el consumo eléctrico. La formación de cuadros técnicos y la educación del público general son también críticas para que el uso sustentable de recursos forme parte del contrato social del siglo XXI. BIO: -Licenciado en Quimica, DQIAyQF /FCEN, UBA (1993) -Dr. en Quimica, DQIAyQF/INQUIMAE, FCEN, UBA (1998) -Postdoc: CALTECH (1998-2001) y UC DAVIS (2001-2003) -Scientist (2003-2008) y Staff Scientist (desde 2008): LAWRENCE BERKELEY NAT. LAB. Recent publications: “Formation of carcinogens indoors by surface-mediated reactions of nicotine with nitrous acid, leading to potential thirdhand smoke hazards”. M. Sleiman, L.A. Gundel, J. F. Pankow, P. Jacob III, B.C. Singer and H. Destaillats. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2010, 107, 6576-6581 “Effect of key parameters on the photocatalytic oxidation of toluene at low concentrations in air under 254 + 185 nm UV irradiation”. N. Quici, M.L. Vera, H. Choi, G. Li Puma, D.D. Dionysiou, M.I. Litter and H. Destaillats. Applied Catalysis B: Environmental 2010, 95, 312-319. "Secondary organic aerosol formation from ozone-initiated reactions with nicotine and secondhand tobacco smoke" M. Sleiman, H. Destaillats, J.D. Smith, C. Liu, M. Ahmed, K.R. Wilson and L. Gundel. Atmos. Environ., 2010, 44, 4191-4198. "Sorption, desorption and surface oxidative fate of nicotine" L. Petrick, H. Destaillats, I. Zouev, S. Sabach and Y. Dubowski. Phys. Chem. Chem. Phys., 2010, 12, 10356-10364. The nitrophorins from a new world blood-sucking insect: NMR Spectra and effects of protein side chains on the Redox stability of the Fe-NO complexes F. Ann Walker Department of Chemistry and Biochemistry, The University of Arizona, Tucson, Arizona, USA
Resumen The nitrophorins (NP) from the salivary glands of the kissing bug (Rhodnius prolixus) have been cloned, sequenced, expressed, purified and characterized by optical, EPR, NMR, FTIR and resonance Raman spectroscopies, X-ray crystallography, and electrochemistry. These are unique heme proteins which are stabilized in the Fe(III) oxidation state, which thus insures that NO can dissociate from the proteins upon the insect’s injection of them into the tissues of the victim. This injection dilutes the NO-binding proteins by approximately 100-fold. There are at least seven nitrophorins in the R. prolixus saliva that display interesting similarities and differences. All have molecular weights of about 20 kD. In this seminar the NMR spectra of high- and low-spin forms of the four nitrophorins of the adult insect will be discussed briefly to illustrate the information that can be obtained from paramagnetic heme proteins. In addition, the factors which stabilize the ferriheme-NO complexes over the corresponding ferroheme-NO complexes, and the reasons why it is fortunate that the proteins are stabilized in the Fe(III) state, will be discussed. Modelos experimentales y computacionales en el estudio de tumores bajo campos eléctricos
Laboratorio de Sistemas Complejos, Departamento de Ciencias de la Computación, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Universidad de Buenos Aires, Argentina Resumen
La utilización de campos eléctricos para el tratamiento de tumores ha surgido como una alternativa de alto potencial terapéutico. Aquí presentamos la electroterapia (EChT) y la electroporación reversible (ECT) que utilizan campos eléctricos constantes y pulsantes, respectivamente. La EChT genera, entre otras reacciones, frentes extremos de pH que inducen la necrosis tisular. La ECT induce la permeabilización temporaria de la membrana celular que incrementa significativamente la entrada del agente citotóxico a la célula al mismo tiempo que preserva su viabilidad. Describimos las técnicas mencionadas y resultados preliminares de mediciones experimentales in vivo con modelos murinos y microscopía intravital; in vitro con modelos de esferoides y geles de colágeno y agar, en combinación con nanodrogas; y simulaciones con modelos in silico. Tailoring of nano and meso structures for energy and environmental applications Caetano Rodrigues Miranda Universidade Federal do ABC, Centro de Ciências Naturais e Humanas, Santo André (SP) Brasil
Resumen The necessity to satisfy the world’s huge demand of energy in an environmentally friendly way has lead to increasing interest in the use of renewable and clean sources of energy. At the same time, new sources and methodologies are needed to explore fossil fuels with higher efficient in energy conversion combining with CO2 capture. Nanotechnology offers several opportunities to solve such problems related with Energy industry. By means of multiscaling computational methods (First principles calculations, Molecular Dynamics and Lattice Boltzmann), we have explored the possibilities to tailor nano and mesostructures for energy applications. One of them is the possibility to use hard nanoparticles to control the wettability phenomena between the three-phase system (oil-water-minerals) at reservoir conditions of temperature, pressure and salinity. Here, we present a combined experimental and modeling study of hydroxylated silica nanoparticles as candidate to an enhanced oil recovery agent and an understanding of the wettability phenomena at nanoscale. In addition to this, we have also explored the use of metallic nanofilms to better understanding the adsorption/desorption processes of hydrogen and ethanol. Recent experimental results have shown that metallic nanofilms formed by different layers of metals are promising candidates for hydrogen storage. Particularly, palladium nanofilms deposited on platinum substrate presents a good reversibility of adsorption/desorption process. In this context, we study by first principles methods the hydrogen and ethanol adsorption on metallic nanofilms of Pd/Pt(111) and Pt/Pd(111), as well as the oxidation process of ethanol on these surfaces and other alternative metallic nanofilms.
Nanotecnología en la industria del acero Federico José Williams
INQUIMAE-DQIAyQF Resumen Es bien sabido que la nanotecnología tiene un alto impacto en un rango muy amplio y diverso de industrias. En general las mismas son industrias de punta en las que se destacan la farmacéutica, medicinal, aeroespacial y electrónica. Sin embargo la nanotecnología también agrega valor a productos que surgen de industrias menos sofisticadas como los recubrimientos y pinturas, electrodomésticos y construcción. Incluso, industrias aún más maduras, como la industria del acero, también pueden beneficiarse incorporando nanotecnología a sus productos y procesos productivos. En este seminario mostraremos como el uso de la nanotecnología mejoró productos existentes, generó nuevos productos y mejoró procesos productivos en la industria del acero. Películas híbridas luminiscentes: sistemas de detección de metales en solución Beatriz C. Barja Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. UBA. CONICET/ INQUIMAE.
Los compuestos de lantánidos se utilizan ampliamente en el campo de los materiales por sus particulares propiedades espectroscópicas: anchos de banda de emisión de unos pocos nm y tiempos de vida del orden del ms. Otra ventaja importante es que la emisión no se desactiva por presencia de oxígeno, lo cual lo hace especialmente útil para trabajos in-situ en solución. Por otro lado, los metales de transición sí son capaces de desactivar la emisión del Eu(III) en solución acuosa y la sensibilidad de esa desactivación varía de acuerdo al metal en cuestión. Con el objetivo último de desarrollar sensores de metales de transición se hace uso de la técnica sol-gel para sintetizar matrices porosas de silicio capaces de alojar un complejo luminiscente de Eu(III). El desarrollo de estas matrices se basa en la incorporación del complejo luminiscente Na3[Eu(DPA)3] (DPA=ácido 2,6,-piridindicarboxílico) dentro de una matriz de silicio. Esta incorporación puede realizarse por simple inclusión física del complejo en la matriz inorgánica de silicio (Matriz de Clase I) o por unión química de sus correspondientes ligandos a la misma (Matriz de Clase II). Estos materiales son sintetizados y finalmente depositados sobre placas de vidrio por la técnica de dip-coating dando lugar a películas luminiscentes de Eu(III) las cuales serán utilizadas como sistemas sensores de metales en solución. Simulación computacional de daño por radiación en sistemas biológicos Dr. Jorge Kohanoff Queen’s University Belfast, Reino Unido
La radiación interactúa con la materia de variadas maneras, dependiendo de si se trata de ondas electromagnéticas (luz ultravioleta, rayos-X, rayos gamma), o partículas masivas cargadas como electrones e iones, o no cargadas como neutrones. Desde los tiempos de Röntgen (1895) se sabe que la radiación es capaz de producir daño en sistemas biológicos, y ya a principios del siglo XX se había propuesto como un posible medio para curar el cáncer. Hoy en día, la radioterapia más común sigue siendo a base de rayos-X, y frecuentemente es combinada con quimioterapia. Sin embargo, en los últimos años se ha comenzado a difundir la radioterapia basada en iones, típicamente protones y C+q, debido al mucho menor daño colateral producido por una deposición de energía mucho mas localizada.
Mucho se ha estudiado el fenómeno de daño por radiación en sistemas biológicos, y se ha llegado a la conclusión de que el efecto más importante es la ruptura del ADN, especialmente si las dos hélices se rompen en la misma zona. En dicho caso las enzimas especializadas en reparar el ADN tienen mayor dificultad, y la acumulación de daño termina por iniciar el ciclo de detención de la función biológica llevando a la muerte celular (apoptosis). A pesar del enorme esfuerzo dedicado a este tema, los mecanismos a través de los cuales los varios tipos de radiación llevan a la ruptura del ADN no están claros. En principio toda partícula energética puede producir daño, pero el consenso es que las dos especies más sospechosas son los electrones producidos por ionización del medio (agua y otro material biológico como proteínas), y los radicales (e.g. OH• y H•) producidos de la misma manera. Otra posibilidad son los huecos generados por ionización directa del ADN.
En éste seminario voy a contar los resultados de una serie de estudios que estamos realizando a través de simulación computacional. En la primera parte voy a mostrar qué sucede cuando iones de carbono de relativamente baja energía interactúan con agua líquida. Esto nos va a permitir ver qué tipo de especies químicas son generadas en éste proceso. También mostraré algunos resultados de excitación electrónica obtenidos para protones de alta energía en hielo. En la segunda parte me voy a focalizar en el estado final, en el cual los electrones generados por ionización, luego de frenarse, son capturados por el ADN y se transfieren a una región donde facilitan la ruptura, ya sea a nivel del enlace fosfato o del enlace glicosídico entre ácido nucléico y ribosa (azúcar).
Estromatolitos ecosistemas arcaicos en la Puna moderna de los fósiles a la genómica
Dra. María Eugenia Farías Resumen
Los estromatolitos ubicados en la puna andina serían los primeros reportados en ambientes de altura. Esto tiene una relevancia especial porque en estos ambientes la altísima exposición a UV es lo más parecido que hay en la tierra a los ambientes de la tierra arcaica sin capa de ozono, donde se desarrollaron los estromatolitos primigenios. El trabajo de la Dra. Farias ha despertado gran interés en la comunidad científica y en la sociedad en general. Para mas información vean las notas: http://www.nature.com/news/2009/090917/full/news.2009.924.html http://www.conicet.gov.ar/NOTICIAS/portal/noticia.php?n=4725&t=5 http://www.lanacion.com.ar/nota.asp?nota_id=1179746
Carboranes for organometallic ruthenium chemistry and low-melting ionics Dra. Anna S. Larsen
Two main areas of our research are low-melting ionic compounds and
organometallic chemistry of ruthenium nitrosyl complexes. These two themes
are united by our interest in applications of carbon-boron cluster anions,
based on closo-carborane CB11 and ortho-carboranes C2B9 parent fragments. Carborane anions have a number of unique properties: on one hand, they are
extremely inert and non-coordinating. On the other, they can be
derivatized and tailored for specific applications (for example, to
improve solubility or polarity). Most modern homogeneous catalysts are
based on cationic transition metal complexes, and thus follows the
importance of the suitable anion that would not block the reactive metal
center. Carboranes are perfectly poised to address this issue. We are
currently working on developing catalytically active ruthenium-based
cationic systems coupled with carborane anions. The second area of our research is centered on low-melting ionic
compounds, also called ionic liquids. Ionic liquids have attracted much
attention recently as possible environmentally benign alternative to the
organic solvents used in various chemical technological processes. Our
research project is concentrated on the synthesis and characterization of
the new class of compounds: carborane-based imidazolium and pyridinium
ionic liquids. In this research we are pursuing two goals: synthesis of
the new useful materials for the practical applications, as well as
studying the fundamental structure-property relationship in terms of
factors governing low-melting behavior of these materials. The flexibility
on the carborane derivatization,as well as variety of alkyl substituents
available for the cationic portion, allow for systematic study of
structural effects for the physico- chemical behavior of these materials.
Analytical techniques applied include Nuclear Magnetic Resonance,
Infra-red and UV-vis spectroscopy methods, along with Differential
Scanning Calorimetry(DSC) and X-ray crystallography and electrochemistry.
Finally, a very brief introduction/discussion of Liberal Arts College
system in the USA will be offered.
Seminario: Ensayos de reconocimiento libre de marcadores
Dr. Fernando Battaglini
Los inmunoensayos son una práctica corriente entre las técnicas de análisis clínicos basada en el reconocimiento molecular. Si bien la técnica es altamente confiable por su selectividad, la generación de una señal es solo posible tras el agregado de un anticuerpo marcado o la competencia entre el analito y el analito marcado convenientemente para generar una señal. En este semanario se presentarán resultados relacionados con métodos alternativos para la detección directa en ensayos de reconocimiento molecular utilizando características presentes en un gran número de biomoléculas como ser su carga y su volumen. Structure of reactive species in the gas phase using Infrared spectroscopy coupled with tandem mass spectrometry
Philippe Maître Gas phase mid-infrared spectroscopy of molecular ions can nowadays be performed with high performance tandem mass spectrometers, thus offering an interesting opportunity for the direct 3D structural characterization of mass-selected ions.[1] The free-electron lasers (FELs) are particularly interesting since they produce tunable mid-IR radiation in a broad wavenumber range covering the so-called molecular fingerprint region (typically 600-2000 cm-1), and their high intensity makes them very suitable for IRMPD spectroscopy of gas phase molecular ions. Experiments are performed using a quadrupole ion-trap (QIT)[2] or a 7 teslas Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance (FT-ICR)[3] mass spectrometer coupled with the IR FEL based in Orsay, France. In addition, IR spectra recorded in the NH and OH stretching region using an optical parametric oscillator/amplifier (OPO/OPA) laser system will also be presented.[4, 5] Comparison of the experimental spectrum with calculated IR absorption spectra of the low-lying isomers allows for an unambiguous characterization of the molecular structure.[1] Two types of applications will be given. Examples of characterization of organometallic reactive intermediates will be first presented.[1] Two examples of palladium catalyzed reactions will be presented. We will then turn our attention on the structure of N-terminal CID fragments of peptides, [6, 7] with a special focus on doubly protonated tryptic peptides whose fragmentation behaviours are of particular interest. We will see that the 1600-2000 cm-1 spectral range is the most diagnostically useful part of the IR spectrum, especially for distinguishing oxazolone from other isomers of bn+ ions. Whereas it has been suggested that b2+ fragments of doubly protonated tryptic peptides may have a diketopiperazine structure, we will provide spectroscopic evidence of an oxazolone structure. IR spectra of larger bn+ ions will also be presented providing evidence of the formation of a macro-cyclic structure competing with oxazolone as in the case of the b5+ fragment of G5RH+ which has been characterized as a 15-membered ring cyclic.[7] In addition to IR fingerprint spectra, we will also present IR spectra of b2+ recorded in the NH and OH stretching region which may allow for the characterization of the protonation site of oxazolone.
1. MacAleese, L.; Maitre, P., Infrared spectroscopy of organometallic ions in the gas phase: From model to real world complexes. Mass Spectrom. Rev. 2007, 26, (4), 583-605.
2. Mac Aleese, L.; Simon, A.; McMahon, T. B.; Ortega, J. M.; Scuderi, D.; Lemaire, J.; Maitre, P., Mid-IR spectroscopy of protonated leucine methyl ester performed with an FTICR or a Paul type ion-trap. Int. J. Mass Spectrom. 2006, 249, 14-20.
3. Bakker, J. M.; Besson, T.; Lemaire, J.; Scuderi, D.; Maitre, P., Gas-phase structure of a p-allyl-palladium complex: Efficient infrared Spectroscopy in a 7 T Fourier transform mass spectrometer. J. Phys. Chem. A 2007, 111, (51), 13415-13424.
4. Bakker, J. M.; Sinha, R. K.; Besson, T.; Brugnara, M.; Tosi, P.; Salpin, J. Y.; Maitre, P., Tautomerism of Uracil Probed via Infrared Spectroscopy of Singly Hydrated Protonated Uracil. J. Phys. Chem. A 2008, 112, (48), 12393-12400.
5. Bakker, J. M.; Salpin, J. Y.; Maitre, P., Tautomerism of cytosine probed by gas phase IR spectroscopy. Int. J. Mass Spectrom. 2009, 283, (1-3), 214-221.
6. Bythell, B. J.; Erlekam, U.; Paizs, B.; Maitre, P., Infrared Spectroscopy of Fragments from Doubly Protonated Tryptic Peptides. ChemPhysChem 2009, 10, (6), 883-885.
7. Erlekam, U.; Bythell, B. J.; Scuderi, D.; Van Stipdonk, M.; Paizs, B.; Maitre, P., Infrared Spectroscopy of Fragments of Protonated Peptides: Direct Evidence for Macrocyclic Structures of b(5) Ions. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, (32), 11503-11508.
Self-assembled peptide nanostructures: a new frontier in organic nanotechnology Dr. Ehud Gazit
Vicepresidente de Investigación y Desarrollo de la Universidad de Tel Aviv Director de la Cátedra de Nano-Biología del Departamento Microbiología y Biotecnología Molecular Presidente de Ramot (compañía de transferencia de tecnología de la Universidad de Tel Aviv) Presidente del National Forum of Israeli Vice Presidents for Research and Development The formation of ordered amyloid fibrils is the hallmark of several diseases of unrelated origin. In spite of its grave clinical consequence, the mechanism of amyloid formation is not fully understood. We have suggested, based on experimental and bioinformatic analysis, that aromatic interactions may provide energetic contribution as well as order and directionality in the molecular-recognition and self-association processes that lead to the formation of these assemblies. This is in line with the well-known central role of aromatic-stacking interactions in self-assembly processes. Our works on the mechanism of aromatic peptide self-assembly, lead to the discovery that the diphenylalanine recognition motif of the Alzheimer’s beta-amyloid polypeptide self-assembles into ordered peptide nanotubes with a remarkable persistence length. Other aromatic homodipeptides could self-assemble in nano-spheres, nano-plates, nano-fibrils and hydrogels with nano-scale order. We demonstrated that the peptide nanostructures have unique chemical, physical and mechanical properties including ultra-rigidity as aromatic polyamides. We also demonstrated the ability to use these peptide nanostructures as casting mold for the fabrication of metallic nano-wires and coaxial nano-cables. The application of the nanostructures was demonstrated in various fields including electrochemical biosensors, tissue engineering, and molecular imaging. Finally, we had developed ways for depositing of the peptide nanostructures and their organization. We had use inkjet technology as well as vapour deposition methods to coat surface and from the peptide “nano-forests”. We are currently using this notion, as well as a novel b-breakage strategy that was developed in our laboratory, for the development of novel inhibitors of the process of amyloid formation by utilizing hetero-aromatic interactions. Our lead compound is a novel chemical entity that inhibits the formation of b-amyloid oligomers in vitro and protects cultured cell and isolated cortical neurons from cytotoxic effect of b-amyloid aggregates. Chronic administration of the compound was shown safe and significantly effective in preventing memory impairment in this animal model as assayed by Morris Water Maze experiments. Taken together, our hypothesis provides a new approach to understand the self-assembly mechanism that governs amyloid formation and indicates possible ways to control this process.
Reches, M., & Gazit, E. (2004) Formation of Closed-Cage Nanostructures by Self-Assembly of Aromatic Dipeptides. Nano Lett. 4, 581-585. Yemini, M., Reches, M., Rishpon, J., & Gazit, E. (2005) Novel Electrochemical Biosensing Platform Using Self-Assembled Peptide Nanotubes. Nano Lett. 5, 183-186.
Kol, N., Abramovich, L., Barlam, D., Shneck, R. Z., Gazit E. , & Rousso, I. (2005) Self-Assembled Peptide Nanotubes are Uniquely Rigid Bioinspired Supramolecular Structures. Nano Lett. 5, 1343 -1346. Mahler, A., Reches, M., Rechter, M., Cohen, S., and Gazit, E. (2006) Novel Self-Assembled Gel Biomaterial Composed of Modified Aromatic Dipeptide. Adv. Mater. 18, 1365-1370. Carny, O., Shalev, D., and Gazit, E. (2006) Fabrication of Coaxial Metal Nanowires Using Self-Assembled Peptide Nanotube Scaffold. Nano Lett. 6, 1594-1597. Reches, M., and Gazit, E. (2006) Controlled Patterning of Aligned Self-Assembled Peptide Nanotubes. Nature Nanotechnol.1, 195-200.
Adler-Abramovich, L., and Gazit, E. (2008) Controlled pattering of peptide nanotubes and nanospheres using inkjet printing technology. J. Pep. Sci. 14, 217-223.
Gazit, E.(2008) Bioactive nanostructures branch out. Nature Nanotech. 1, 8-9
Frydman-Marom, A. Rechter, M. Shefler, I., Bram, Y., Shalev, D. E., and Gazit, E. (2009) Cognitive Performance Recovery of Alzheimer's Disease Model Mice by Modulating Early Soluble Amyloidal Assemblies. Angew Chem Int Ed. Engl. 48, 1981-1986.
Adler-Abramovich et al., and Gazit E. (2009) Self-assembled arrays of peptide nanotubes by vapour deposition. Nature Nanotech. 4, 849-854.
Ostrov, N. and Gazit, E. (2010) Genetic engineering of biomolecular scaffolds for the fabrication of organic and metallic nanowires. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 49, 3018-3021.
Servicio de Contraste de la Red de Monitoreo de Calidad de Aire de ALUAR
Mabel Tudino y Enrique San Román
Entre Octubre de 2009 y Abril de 2010, INQUIMAE realizó un Servicio Técnico de Alto Nivel (STAN-CONICET) a pedido de ALUAR Aluminio Argentino S.A.I.C. dirigido a la determinación de fluoruro gaseoso y particulado en la atmósfera de la Ciudad de Puerto Madryn, en la Provincia del Chubut. ALUAR comenzó la producción de aluminio primario en 1974 a partir de la reducción electroquímica de alúmina (proceso Hall-Héroult), estableciéndose su capacidad productiva inicial en 140.000 Ton anuales. En forma simultánea se construyó la Central Hidroeléctrica Futaleufú en Trevelin, 500 km al oeste de Puerto Madryn, y un puerto de aguas profundas que abastece a la planta de materias primas y permite exportar gran parte del producto. En 2008 la producción anual había ascendido a 410.000 Ton, incluyendo 35.000 Ton de elaborados (perfiles, barras, tubos, laminados gruesos y papel de aluminio), y en el futuro cercano se espera llegar a las 650.000 Ton anuales. A pesar de que gran parte de las emisiones de fluoruro gaseoso y particulado provenientes de la criolita (Na3AlF6) usada como fundente son retenidas sobre alúmina, una fracción de estos contaminantes ingresa a la atmósfera.
En este contexto, fue necesario diseñar las instalaciones, instalar, poner a punto y operar tres sitios de monitoreo en distintos puntos de la ciudad de Puerto Madryn y realizar los análisis de fluoruro correspondientes atendiendo a normas internacionales. Se llevaron a cabo cuatro monitoreos de tres semanas cada uno entre Diciembre y Marzo, en los que se recogieron 4 conjuntos de 24 muestras de fluoruro gaseoso y otro tanto de fluoruro particulado, a las que deben sumarse las correspondientes a blancos de campo y muestras adicionales obtenidas por otras técnicas con fines comparativos. Dadas las bajas concentraciones de fluoruro presentes en las muestras, gran parte de las cuales se hallaba por debajo del límite de detección mediante electrodo selectivo a fluoruro, se desarrolló un método robusto basado en análisis en flujo con detección espectrofotométrica, que permitió el análisis de ultravestigios con la máxima calidad alcanzable en términos de cifras de mérito.
El proyecto llevado a cabo, de alta complejidad y gran envergadura, requirió el desarrollo de una complicada logística incluyendo el desplazamiento de recursos humanos y materiales a 1400 km de Buenos Aires y el traslado posterior de las muestras para su análisis en INQUIMAE. El interés de ALUAR en el proyecto y la experiencia de su personal en el tema, sumados a la necesidad de una alta autonomía en el terreno, significaron para INQUIMAE un gran nivel de exigencia y el requerimiento de una alta capacidad de respuesta, lo cual constituyó un importante desafío para el instituto. La concreción del proyecto fue posible gracias al esfuerzo de investigadores y profesionales del instituto y del personal técnico contratado y capacitado a tal fin. Durante el seminario, que estará dirigido a doctorandos y estudiantes de los últimos años de la Licenciatura en Ciencias Químicas, se efectuará un breve resumen de las tareas realizadas, los problemas encontrados y sus vías de solución.
Propiedades eléctrica, magnéticas y elásticas de compositos elastómeros
Dr. Martín Negri
La inclusión de partículas conductoras y/o nanopartículas magnéticas en polímeros elásticos permite obtener materiales compósitos con propiedades aplicables al desarrollo de sensores y actuadores. Se presenta el desarrollo de sensores de presion basados en cambios de conductividad eléctrica que se discuten mediante modelos de percolación.
En el caso de compósitos con nanopartículas magnéticas, se muestran materiales magnéticamente estructurados como consecuencia de realizar la polimerización (curado) en presencia de campo magnético intenso. En todos los casos se determinó la respuesta elástica y se midieron los módulos de Young.
Pasivación de nanopartículas y permeación en nanocáscaras de dióxido de silicio
Dr. José Hodak
Se discutirán las propiedades de nanopartículas ferromagnéticas de boruro de hierro y de hierro cero valente preparadas en medio acuoso. Estas partículas serían inestables y solo se pueden aislar en medio acuoso gracias a la deposición de una capa protectora de dióxido de silicio. Se mostrarán resultados usando espectroscopía Mossbauer de estas partículas. La capa de dióxido de silicio permite también modular la permeación de substancias. Se discutirán medidas de fluorescencia que permiten cuantificar la difusión de una sonda a través de un manto de sílice rodeando a una nanopartícula metálica. Se dará también un resumen de otras actividades de investigación durante la estadía en Tailandia.
Discovery and characterization of novel materials for electrical energy generation and storage: fuel cells, batteries and super caps Dr. Hector D. Abruna This presentation will deal with materials aspects related to electrical energy generation and storage as exemplified by fuel cells in the former and lithium ion batteries and super capacitors in the latter. The first part of the presentation will focus on the development of new materials for fuel cell applications with emphasis on ordered intermetallic phases as both bulk electrodes and nano-particles. The electrocatalytic activity of these materials has been assessed via electrochemical methods including cyclic and rotating disk electrode voltammetries. They have also been characterized via in-situ FT-IR, DEMS (differential electrochemical mass spectrometry), UHV surface analysis methods and in-situ X-ray diffraction. The use of high throughput combinatorial methods will also be discussed. The second part of the presentation will deal with the use of organic thiolates/disulfides for application in high performance cathodes for lithium ion rechargeable batteries and supercapacitors. The results of synthesis, computational and electrochemical characterization studies will be presented. The presentation will conclude with a projection of future directions. Mecanismo catalítico, estructura y evolución de metalo-beta-lactamasas: entre la promiscuidad y la diversidad
El principal mecanismo de resistencia bacteriana a la acción de los antibióticos beta-lactámicos es la producción de beta-lactamasas, enzimas que hidrolizan estos fármacos inactivándolos. En las últimas dos décadas se ha observado una creciente presencia en infecciones hospitalarias de resistencia debida a las llamadas metalo-beta-lactamasas (MBLs), que contienen uno o dos iones Zn(II) en su sitio activo, esenciales para su actividad. Estas enzimas son un problema emergente de resistencia mundial a antibióticos, ya que: (1) son capaces de hidrolizar penicilinas, cefalosporinas y carbapenemes, (2) se encuentran en elementos genéticos móviles, y (3) no se cuenta con inhibidores clínicos para las mismas. Las MBLs se han clasificado en tres subclases, en las cuales el ion Zn(II) presenta distintos ligandos y geometrías de coordinación. Esta diversidad estructural ha dificultado el diseño de inhibidores eficaces. Hemos estudiado las características estructurales de MBLs de las tres subclases con el propósito de encontrar elementos estructurales y mecanísticos en común. A partir de estudios biofísicos, mutacionales y funcionales, hemos postulado un mecanismode reacción general para todas ellas. Mediante técnicas de cinética rápida y distintas espectroscopías, hemos atrapado y caracterizado un intermediario de reacción. Utilizando la estrategia de evolución dirigida, exploramos el potencial evolutivo de una enzima que no ha alcanzado su eficiencia óptima. La evolución in vitro de la lactamasa de B.cereus resultó en una enzima con un espectro de sustrato expandido, sin que la enzima perdiera sus aptitudes hidrolíticas nativas. El proceso evolutivo tuvo lugar mediante la mutación de ligandos de la segunda esfera de coordinación, que ejercen un control supramolecular de la reactividad. La comparación de estos resultados con la resistencia emergente en medios clínicos revela que la evolución de estas enzimas puede predecirse mediante experimentos in vitro. Materiales porosos obtenidos por tratamientos mecánicos y ácidos de vermiculita Dra. Celia Maqueda Porras Los materiales con alta superficie se utilizan para resolver problemas medioambientales, por su alta capacidad de adsorción, como soportes de catalizadores y otras muchas aplicaciones. En esta charla se estudia la influencia de la molienda y tratamiento ácido de la vermiculita en el desarrollo de materiales con alta superficie específica. El ataque ácido tanto de la muestra original como de las muestras molidas se ha realizado con HCl de distintas concentraciones (0.25 a 1M) a 80ºC durante varios tiempos. Los materiales obtenidos se han estudiado mediante difracción de rayos X, espectroscopia Mössbauer e infrarroja y microscopía electrónica. Las propiedades porosas se han estudiado mediante el método BET. La muestra sin moler, tratada con HCl 1 M, presenta valores de SBET de unos 500 m2 g-1. Sin embargo los valores de SBET de la muestra molida incrementan notoriamente llegándose a obtener valores de 720 m2 g-1.La estructura cristalina alterada de la vermiculita permanece en las muestras tratadas con HCl 0.25 y 0.50 M, sin embargo ésta desaparece en las molidas y tratadas con la concentración de ácido 1 M, obteniéndose un material constituido casi exclusivamente por sílice porosa y akaganeita. El estudio por Mösbauer ha mostrado que no hay Fe3+ en la capa tetraédrica y que la molienda no produce una oxidación significativa del hierro estructural. Tras el ataque ácido de la muestra molida solamente se caracterizó Fe3+. El espectro realizado a 4ºK indica la presencia de un oxihydróxido de hierro. Non-innocent ligands in bioinorganic chemistry: an overview
The presentation describes the most common instances where non-innocent ("suspect") behaviour of redox-active ligands is observed in a biochemical context. Both substrates and supporting components are covered, ranging from dioxygen (O2, superoxide, peroxide) via NO (cation, neutral radical, anion) to quinone, phenol, porphyrin, pterin, flavin and dithiolene systems. These non-innocent ligands display their function in the interaction with Fe, Cu, Mn, Mo or W centers. De las monocapas de fosfato adsorbidas sobre óxido de hierro al fosfatizado de aceros y los óxidos de hierro formados a alta temperatura: ¿qué hace un químico entre tubos de acero? Pablo A. Castro
La química tiene un impacto significativo en los procesos y productos de Tenaris. Es por ello que hace más de cinco años se creó un área específica de investigación y desarrollo para tratar las diversas problemáticas químicas relacionadas con la producción de tubos de acero y productos derivados. El INQUIMAE ha tenido en los últimos años una importante relación con Tenaris, participando directa o indirectamente de varios proyectos. Existen varios temas de investigación en Tenaris en los que el INQUIMAE podría hacer un aporte importante con la reconocida capacidad profesional de su gente y su infraestructura científica.
Rendimiento cuántico: el término y el símbolo
La ley de equivalencia fotoquímica de Einstein (1905, 1912), que establece la formación de una molécula excitada por cada fotón absorbido, constituyó una revolución en la comprensión de las reacciones fotoquímicas. En 1929, Bodenstein (1871 – 1942), ampliamente reconocido por sus trabajos en cinética química y fotoquímica, propuso llamar Einstein al número de Avogradro de fotones, nomenclatura que es aceptada actualmente (en minúsculas, tal como joule y watt). Como se verá, el rendimiento cuántico, básicamente definido como el número de eventos dividido por el número de fotones absorbidos, y su símbolo, F, fueron aceptados con el transcurso del tiempo de manera fortuita.
Superficies con adhesión controlada Dr. Aránzazu del Campo (El seminario será en castellano) Novel approaches for the design and fabrication of responsive surfaces with tunable properties will be presented. These are conceived to understand and/or reproduce the adhesive mechanisms by which biomolecules, cells, or even animals during locomotion (i.e. gecko) interact with artificial surfaces. Our developments impact technological fields ranging from microfabrication systems to tissue engineering. How well can we structure the interface: from self-assembled monolayers to polymer films
During the last years we have developed different approaches for the formation of thin films, ranging from monolayer to sub-micrometer thick polymeric films. These layers were made of organic (self-assembled monolayers and conducting polymers) and inorganic materials (sol-gel materials) and used in different applications, such as sensing, corrosion inhibition, coating medical devices and for basic research. The aim of this seminar is to give an overview of the different strategies adopted in structuring mostly the solid-liquid interface as a means of tailoring its physical and chemical properties.
Mass Spectrometry (MS) is one of the key analytical methods used to identify and characterize small quantities of biological molecules embedded in complex matrices. Although MS has found widespread use, technical improvements in its instrumentation are needed to extend its application to the grand challenges that face the environmental, chemical and biomedical sciences. In this talk we present our progress towards the use of MS for diagnosing ovarian cancer and heart disease, imaging tissue samples, and a variety of other applications that benefit from the high information content provided by modern mass spectrometric experiments. We also describe more fundamental work involving finite element simulations of ion transport processes at the atmospheric pressure interface of the mass spectrometer, and experiments with “thermometer molecules” to measure the degree of ion activation during the ion generation. Femtosecond electron diffraction: “making the molecular movie” Dr. Germán Sciaini
Imagine one being able to follow chemical reactions and phase transformations with atomic spatial and temporal resolution. This dreamed experiment has been entitled “Making the Molecular Movie” (1). Recent advances in ultrafast time-resolved X-ray (2) and electron diffraction (1, 2) techniques have shown that such a dream became real. During my talk I will present an overview of the ongoing efforts put forward the development of ultrafast X-ray and electron diffraction techniques for the study of structural dynamics of matter. Femtosecond Electron Diffraction (FED) is a very promising table-top technique competing head-to-head with kilometer-long facilities dedicated to the production of fs X-ray pulses for the study of structural dynamics. I will present recent results we have obtained by FED at University of Toronto (3-8) as well as future directions and applications. References 1. Dwyer JR et al. Phil. Trans. R. Soc. A 364, 741 (2006). 2. Chergui M, Zewail AH. Chem Phys Chem 10, 28 (2009). 3. Hebeisen et al. Opt. Express 16, 3334 (2008). 4. Harb M. et al. Phys. Rev Lett. 100, 155504 (2008). 5. Ernstorfer R. et al. Science 323, 1033 (2009). 6. Harb M. et al. Phys. Rev. B 79, 094301 (2009). 7. Sciaini G. et al. Nature 458, 56 (2009). 8. Cavalleri A. Nature 458 (news & views), 42 (2009).
GpdQ, an enzymatic bioremediator with an interesting mechanism of action
Professor Gerhard Schenk
The glycerophosphodiesterase (GpdQ) from Enterobacter aerogenes is a promiscuous binuclear metallohydrolase that catalyzes the hydrolysis of mono-, di- and triester substrates, including some organophosphate pesticides and products of the degradation of nerve agents. GpdQ has attracted recent attention as a promising enzymatic bioremediator. In the absence of substrates the enzyme exists predominantly in a catalytically inactive mononuclear state. The addition of substrate increases the affinity of the second metal binding site (the â site), leading to the formation of an active binuclear catalyst. Stopped-flow fluorescence measurements identified three distinct phases in the catalytic turnover, associated with the (i) initial binding of substrate to the active site, (ii) the assembly of a catalytically active binuclear centre, and (iii) subsequent slower structural rearrangements to optimize catalysis. Furthermore, the hydrogen bond network that connects the substrate binding pocket with the two metal ions plays an important role in modulating both the coordination of the â metal ion and the mechanism of catalysis. The latter is associated with the flexible coordination of one of the ligands to the weaker bound â metal ion (Asn80). Overall, GpdQ employs an intricate regulatory mechanism for catalysis, a paradigm of a substrate- and metal ion-induced fit to optimize catalysis.
Hadler K.S., Gahan L.R., Ollis D.L. and Schenk G. (2009) The bioremediator glycerophosphodiesterase employs a non-processive mechanism for hydrolysis. J. Inorg. Biochem. (in press).
Hadler K.S., Mitić N., Ely F., Hanson G.R., Gahan L.R., Larrabee J.A., Ollis D.L. and Schenk G. (2009) Structural flexibility enhances the reactivity of the bioremediator glycerophosphodiesterase by fine-tuning its mechanism of hydrolysis. J. Am. Chem. Soc. 131: 11900-11908. Hadler K.S., Tanifum E.A., Yip S., Mitić N., Guddat L.W., Jackson C.J., Gahan L.R., Nguyen K., Carr P.D., Ollis D.L., Hengge A.C., Larrabee J.A. and Schenk G. (2008) Substrate-promoted formation of a catalytically competent binuclear center and regulation of reactivity in glycerophosphodiesterase from Enterobacter aerogenes. J. Am. Chem. Soc. 130: 14129-14138. Macromoléculas en entornos nanoconfinados: nuevos desafíos y oportunidades para el diseño de materiales funcionales avanzados
Dr. Omar Azzaroni
El diseño racional de plataformas que permitan el transporte selectivo de especies iónicas ha recibido una considerable atención durante los últimos años. Este interés se ha originado debido a la amplia variedad de aplicaciones tecnológicas basadas en fenómenos de transporte que ocurren en entornos confinados, e.g.: ultrafiltración. La generación de interfaces que discriminen el transporte de especies catiónicas y aniónicas es un mecanismo intrínseco de la naturaleza que es comúnmente utilizado para generar permeabilidades diferenciales. Claros ejemplos de esto son los canales iónicos presentes en las membranas biológicas. Sin embargo, en el caso de materiales sintéticos, manipular la química y la topología en la nanoescala no es una tarea trivial, y como tal representa un continuo desafío en la siempre dinámica área de ciencia de materiales.
En esta presentación discutiremos diferentes rutas para manipular y controlar el transporte de diferentes especies químicas a través del ensamblado de estructuras macromoleculares “activas” ó “inteligentes” en geometrías nanoconfinadas. Dentro del marco de discusión propuesto se describirá el uso de membranas microporosas de silicio, nanoporos de estado sólido y películas de óxidos mesoporosos como estructuras sobre las cuales se pueden crear canales nanoscópicos con propiedades de transporte “hechas a medida”. Presente y perspectivas futuras del almacenamiento electroquímico de energía
Dr. Arnaldo Visintin
Las fuentes de energía basadas en recursos renovables son ampliamente reconocidas como la alternativa más viable para resolver el problema energético. Entre las fuentes de energía sin >carbono se encuentran los convertidores solares fotovoltaicos y las turbinas eólicas. Por sus características de funcionamiento intermitente estos sistemas deben complementarse con dispositivos electroquímicos de acumulación de electricidad, tales como baterías recargables avanzadas o sistemas de almacenamiento de hidrógeno. Se mostrarán los avances en el almacenamiento de energía, haciéndose énfasis especialmente en los acumuladores de última generación como ser el hidrógeno almacenado como hidruro metálico, los nuevos materiales formadores de hidruros y baterías de litio y su aplicación en el transporte. Artificial photosynthesis: Combining technology with biology for efficient solar energy conversion Prof. Thomas A. Moore
Anthropogenic climate change is a problem facing humanity that is no less significant than war, famine, disease, the plight of refugees and the guarantee of human rights across the lands. Because climate change is inextricably linked to energy production and use, and global-level societal stability requires the convergence of Earth’s developmentally diverse peoples to sustainable levels of energy, it is imperative for the first world to lead in the development of renewable energy sources and efficient transformations. Biological energy transduction processes offer examples of elegant machinery, made of earth-abundant materials, that operate efficiently and essentially isothermally. Moreover, biological systems exhibit repair, self-assembly and replication – features that so far remain elusive to human-engineered devices. Biological mainstream processes that might be advantageously incorporated into emerging energy technologies include catalysts for O2/H2O, H+/H2, CO2/CH2O redox reactions, reactions involving making/breaking carbon-carbon bonds, the redox chemistry of nitrogen, and many others. Focusing on solar energy conversion, photosynthesis inspires us to imagine technologies that would convert solar energy to fuel at rates commensurate with human use. Aspects of photosynthetic machinery that are important to future solar technologies include energy transfer, photoinduced electron transfer at molecular heterojunctions, protective mechanisms, and control networks. In addition to the design, synthesis and assembly of constructs that carry out such processes, artificial photosynthesis can define the design parameters to be used in the nascent field of synthetic biology to make vast, much needed improvements in the energy yield of photosynthesis(1).
1. Hambourger,M., et al., Chem Soc Rev 2009 38, 25. Cristalografia: una ciencia multidisciplinar Iris L. Torriani
Resumen: Es bien sabido que la cristalografia se encuentra representada en un gran número de áreas científicas. Ella nació como una ciencia dedicada al estudio de los materiales cristalinos, y por consecuencia íntimamente ligada a los minerales, pero sus raíces más profundas pueden ser encontradas en la matemática y en el estudio de las simetrias, que le confieren un marco formal y teórico. Vários siglos de desenvolvimiento llevaron a la formulación de la teoria de los grupos cristalográficos, junto con los métodos de difracción y dispersión de rayos X para crear una ciencia multidisciplinar por excelencia. Sorprende saber que tanto Johannes Kepler (1611) como Louis Pasteur (1848) contribuyeron a formar esta ciencia con conceptos básicos importantes de la Física y de la Biología. Podemos observar que la presencia de la Cristalografía en muchas otras áreas, como la Ciência de Materiales, la Química y la Medicina, se revela como un hecho natural. Las Artes no escaparon a la influencia de las simetrias que se describen formalmente en los grupos espaciales cristalográficos. Las razones para el carácter multidisciplinar de la Cristalografía se encuentran en el poder que ella nos otorga para entender y apreciar el mundo material que nos rodea, desde la más pequeña molécula hasta un complejo sistema biológico. Y resta todavia la emocionante experiencia intelectual de usar sus conceptos para poder apreciar en todos sus detalles, la belleza de la naturaleza.
Nuevas perspectivas en el magnetismo de unidades dinucleares Dr. Rafael Calvo
Estudios de RPE de compuestos conteniendo unidades antiferromagnéticas tipo “paddlewheel” de iones CuII en configuraciones Cu2(OOCR)4 y Cu2(OONR)4 mostraron transiciones de fase cuánticas que cambian profundamente sus espectros como consecuencia de las pequeñas interacciones de cada unidad dinuclear con el entorno de las otras unidades dinucleares. Se presentará una teoría que describe el fenómeno y que permite evaluar interacciones muy pequeñas, pero en muchos casos notablemente efectivas.
Se enfatizarán aspectos relevantes que enfrentamos en esta investigación acerca de la mecánica estadística de procesos irreversibles, basada en procesos difusivos, y la mecánica cuántica, mostrando como ocurre la transición del espectro característico de una unidad dinuclear aislada, al característico de sistemas magnéticos de 1, 2 y 3 dimensiones.
Materiales funcionales basados en nanopartículas inorgánicas distribuidas en matrices poliméricas
Dra. Cristina E. Hoppe
Las nanopartículas (NPs) inorgánicas presentan propiedades físicoquímicas que las diferencian sustancialmente del material masivo y que las hacen especialmente prometedoras en el desarrollo de nuevas aplicaciones. La inclusión de estas nanoestructuras en matrices poliméricas ofrece vastas oportunidades para el desarrollo de materiales compuestos con novedosas propiedades catalíticas, magnéticas, electrónicas y ópticas. Un paso fundamental hacia el desarrollo de nuevos dispositivos basados en NPs lo constituye el control espacial de estas nanoestructuras en diversas morfologías y sustratos. La formación de arreglos morfológicamente controlados es crucial a la hora de explotar las propiedades únicas de las NPs y traducirlas en el diseño de un dispositivo final. El primer desafío a la hora de formar dispersiones de NPs en matrices sólidas es lograr la transferencia desde dispersiones estables, sin producir agregados. Sin embargo, para alcanzar el control sobre la organización de las NPs, además de un buen grado de compatibilidad se requieren metodologías más complejas y novedosas. En este seminario se presentarán algunos de los resultados obtenidos en nuestro grupo relacionados con la distribución y ensamblado de NPs metálicas y de óxidos en matrices poliméricas. Se discutirán diversos aspectos de la síntesis y distribución de las NPs en la matriz así como la relación entre la morfología y las propiedades finales de los nanocompuestos obtenidos. Oportunidades de la química en medio ambiente
Se describirán brevemente las características diferenciales de la investigación química en el área Ambiente, y se recorrerán los temas más actuales de investigación, para finalmente centrar la atención en los estudios sobre contaminación del agua: origen, caracterización, transporte y destino de los diversos tipos de contaminantes (microorganismos, metales, agroquímicos y sustancias xenobióticas o contaminantes orgánicos persistentes), y tecnologías de remediación. Microcalorimetría a bajas temperaturas: una poderosa técnica para el estudio de la materia condensada
Dr. Guillermo Jorge
El estudio del calor específico de una sustancia es una herramienta muy poderosa para el conocimiento de sus propiedades intrínsecas, ya que éste refleja la manera en que la energía interna se distribuye entre los diferentes grados de libertad de sus constituyentes. En un sólido, da información sobre las vibraciones de la red atómica, distribuciones electrónicas, niveles de energía en materiales magnéticos, fenómenos de orden-desorden en moléculas, transiciones de fase (estructurales, magnéticas, superconductoras) etc. En esta charla hablaremos sobre la técnica de medición de calor específico en muestras pequeñas (del orden del microgramo) a bajas temperaturas, disponible en el LBT del Depto. de Física, la cual utiliza micro-calorímetros fabricados con membrana de NSi. Presentaremos también algunos resultados interesantes recientes en muestras magnéticas, nanotubos de carbono y muestras orgánicas.
Seminario de Dr. Igal Szleifer
One of the major challenges in drug delivery is the ability to target exclusively sick cells without interacting with healthy cells. This is particularly important for cancer drug delivery. In this presentation we show how we can take advantage of the modification that occur on the plasma membrane of cancer cells to target surface modified nanoparticles. The basic idea is to take advantage of the over-expressed receptors and the different lipid composition of the plasma membrane in (some) cancer cells. To this end we show, as a proof of concept, how modifying the surface of the nanoparticles with binary mixtures of short polymers can increase the binding to the cells by orders of magnitude. One of the polymers in the mixture is aimed at protecting the nanoparticle and the other is a polybase with a functional ligand as its end-group that specific targets the overexpressed receptors in the cancer cell. We show how the combination of electrostatic interactions, specific binding, acid-base equilibrium and molecular organization in the nanoparticle and on the lipid layer provides for a non-trivial synergetic effect with highly improved binding capabilities. We will show how the approach of the nanoparticle to the lipid layer results in a highly inhomogeneous segregation of lipids in the cell membrane and of polymers in the nanoparticle. The molecular segregation can be used as a tool not only for drug delivery but also for molecular recognition of surface domains. The implication of our findings in terms of the complex non-additive interplay between chemical reactions and physical interactions in highly inhomogeneous environments to the design of responsive systems as well as the fundamental understanding of molecular cell biology will be discussed. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Argentina Diseño: Ediciones Cientificas Argentinas

References: resolución

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