Doctorado en Química
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Item Bases moleculares del cambio conformacional y aglomeración de la b-2-microglobulina efecto del cu+2 como mediador en la formación de fibras amiloides(Universidad Industrial de Santander, 2012) Barón Rodríguez, Mario Alberto; Blanco Tirado, CristianSe estudiaron las bases moleculares que posibilitan la formación de fibras amiloides a partir de unidades de 8-2-microglobulina (82m) utilizando métodos computacionales. Estas fibras se acumulan en el sistema músculo esquelético de pacientes con insuficiencia renal crónica, afección conocida como la amiloidosis relacionada con largos tratamientos de diálisis. De acuerdo con recientes estudios experimentales la formación de proto-fibras discretas, i.e. dímeros, tetrámero y hexámeros, es inducida por la unión del Cu? a la proteína. Para entender como se inicia el proceso de precipitación de la proteína se estudió el cambio conformacional y aglomeración de la 62m. Se realizaron múltiples simulaciones de docking ion - proteína, dinámica molecular, docking proteína - proteína y minimizaciones de energía para lograr este propósito. Los resultados de docking ion - proteína muestran que el Cu? se ubica en la vecindad de los residuos N-terminales y alrededor de la His31, en concordancia con las evidencias experimentales. Los resultados de dinámica molecular (DM) revelan la importancia del Cu? como factor desestabilizante de la conformación nativa de la proteína. Por otra parte, los resultados de docking holo-proteína - holo-proteína confirman la importancia del acoplamiento antiparale. unen a través de las láminas ABED - AB o entre los dos monómeros, los cuales se ED. También se corroboró la importancia de la conformación aplegada del bucle DE, consecuencia de la unión del Cu?Fen la proteína, en el acoplamiento antiparalelo tipolares muestran como el cambio de gr los monómeros promueven una pérdida . Además, los análisis de momentos mul1ipos funcionales en las láminas ABED de e complementariedad electrostática en la interfase del dímero. Finalmente, los resultados de docking dímero-82m - dímero-32m evidencian las dis- tintas posibilidades de las cofiguraciones tetraméricas de la holo-proteína. Además, muestran que la estructura más estable es el acoplamiento paralelo de dímeros me- diado por la interacción entre los fragmentos D de un dímero con las hojas G del dímero complementario.Item Bases moleculares del cambio conformacional y aglomeración de la β-2-microglobulina. Efecto del Cu+2 como mediador en la formación de fibras amiloides(Universidad Industrial de Santander, 2012) Barón Rodríguez, Mario Alberto; Blanco Tirado, Cristian; Restrepo Cossio, Albeiro Alonso; Hadad Arriagada, Cacier Zilahy; Daza Espinosa, Martha Cecilia; Torres Sáez, Rodrigo GonzaloSe estudiaron las bases moleculares que posibilitan la formación de fibras amiloides a partir de unidades de β-2-microglobulina (β2m) utilizando métodos computacionales. Estas fibras se acumulan en el sistema musculo esquelético de pacientes con insuficiencia renal crónica, afección conocida como la amiloidosis relacionada con largos tratamientos de diálisis. De acuerdo con recientes estudios experimentales la formación de proto-fibras discretas, i.e. dímeros, tetrámero y hexámeros, es inducida por la unión del Cu2+ a la proteína. Para entender cómo se inicia el proceso de precipitación de la proteína se estudió el cambio conformacional y aglomeración de la β2m. Se realizaron múltiples simulaciones de docking ion - proteína, dinámica molecular, docking proteína - proteína y minimizaciones de energía para lograr este propósito. Los resultados de docking ion - prote´ına muestran que el Cu2+ se ubica en la vecindad de los residuos N-terminales y alrededor de la His31, en concordancia con las evidencias experimentales. Los resultados de dinámica molecular (DM) revelan la importancia del Cu2+ como factor desestabilizante de la conformación nativa de la proteína. Por otra parte, los resultados de docking holo-proteína - holo-proteína confirman la importancia del acoplamiento antiparalelo entre los dos monómeros, los cuales se unen a través de las láminas ABED - ABED. También se corroboró la importancia de la conformación aplegada del bucle DE, consecuencia de la unión del Cu2+en la proteína, en el acoplamiento antiparalelo. Además, los análisis de momentos multipolares muestran como el cambio de grupos funcionales en las láminas ABED de los monómeros promueven una pérdida de complementariedad electrostática en la interfase del dímero. Finalmente, los resultados de docking dímero-β2m - d´ımero-β2m evidencian las distintas posibilidades de las configuraciones tetraédricas de la holo-proteína. Además, muestran que la estructura más estable es el acoplamiento paralelo de dímeros me-diado por la interacción entre los fragmentos D de un dímero con las hojas G del dímero complementario.Item Desarrollo de materiales avanzados a partir de nanocelulosa de fique(Universidad Industrial de Santander, 2018) Ovalle Serrano, Sergio Andrés; Combariza Montañez, Marianny Yajaira; Blanco Tirado, CristianLas fibras de fique son extraídas de las hojas de Furcraea spp, representando un 5% en peso de sus hojas. Sin embargo, los subproductos, correspondientes a jugo, bagazo y estopa, representan el 95% restante y son considerados desechos. En este trabajo se estudiaron y reportaron, por primera vez, las propiedades espectroscópicas, microscópicas y térmicas de las fibras, estopa y bagazo de fique. Además, estos materiales se sometieron a un proceso de deslignificación con peróxido de hidrógeno alcalino para remover materiales amorfos (lignina y hemicelulosa). Los productos deslignficados también fueron estudiados en términos de composición química, estructura y morfología. La celulosa obtenida se usó para la extracción de nanofibras de celulosa (NFC) mediante una reacción de oxidación con TEMPO, asistida con ultrasonido, seguida de una desintegración mecánica, proceso aplicado por primera vez sobre la estopa de fique. Las NFC presentaron diámetros de 60-100 nm, densidad de carga superficial de 1.6 mmol COOH/g celulosa y alta estabilidad coloidal debido a un alto potencial (53 mV). Por otro lado, se investigó el efecto de la postoxidación de las NFC y su hidrofobización mediante reacción de amidación -. La alta densidad de carga superficial fue decisiva en el acoplamiento de largas cadenas alifáticas en la superficie de las NFC para formar el producto amidado. Se observó que entre más hidrofílico fuera el material de partida, más hidrofóbico sería el -con el medio ambiente para la preparación de hidro/aerogeles funcionales mediante la síntesis de nanopartículas de plata en suspensiones de NFC extraídas de estopa de fique, usando sólo agua como solvente. Los resultados mostraron que, a mayores concentraciones de sal precursora, mayor cantidad de nanopartículas de plata formadas y mayor estabilidad del hidrogel formado.Item Desarrollo de materiales avanzados a partir de nanocelulosa de fique(Universidad Industrial de Santander, 2018) Ovalle Serrano, Sergio Andrés; Combariza Montañez, Marianny Yajaira; Blanco Tirado, Cristian; Hinestroza, Juan Paulo; de Andrade Silva, Flavio; Daza Espinosa, Martha Cecilia; Poveda Jaramillo, Juan CarlosLas fibras de fique son extraídas de las hojas de Furcraea spp, representando un 5% en peso de sus hojas. Sin embargo, los subproductos, correspondientes a jugo, bagazo y estopa, representan el 95% restante y son considerados desechos. En este trabajo se estudiaron y reportaron, por primera vez, las propiedades espectroscópicas, microscópicas y térmicas de las fibras, estopa y bagazo de fique. Además, estos materiales se sometieron a un proceso de deslignificación con peróxido de hidrógeno alcalino para remover materiales amorfos (lignina y hemicelulosa). Los productos deslignficados también fueron estudiados en términos de composición química, estructura y morfología. La celulosa obtenida se usó para la extracción de nanofibras de celulosa (NFC) mediante una reacción de oxidación con TEMPO, asistida con ultrasonido, seguida de una desintegración mecánica, proceso aplicado por primera vez sobre la estopa de fique. Las NFC presentaron diámetros de 60-100 nm, densidad de carga superficial de 1.6 mmol COOH/g celulosa y alta estabilidad coloidal debido a un alto potencial ζ (–53 mV). Por otro lado, se investigó el efecto de la postoxidación de las NFC y su hidrofobización mediante reacción de amidación ‘one-pot’. La alta densidad de carga superficial fue decisiva en el acoplamiento de largas cadenas alifáticas en la superficie de las NFC para formar el producto amidado. Se observó que entre más hidrofílico fuera el material de partida, más hidrofóbico sería el producto amidado. Finalmente, en este trabajo también se reporta un método ‘one-pot’, amigable con el medio ambiente para la preparación de hidro/aerogeles funcionales mediante la síntesis de nanopartículas de plata en suspensiones de NFC extraídas de estopa de fique, usando sólo agua como solvente. Los resultados mostraron que, a mayores concentraciones de sal precursora, mayor cantidad de nanopartículas de plata formadas y mayor estabilidad del hidrogel formado.Item Desarrollo de materiales funcionales a partir de biomasa residual de palma de aceite para el mejoramiento de efluentes de la industria palmera(Universidad Industrial de Santander, 2024-08-21) Martínez-Ramírez, Andrea Paola; Combariza Montañez, Marianny Yajaira; Blanco Tirado, Cristian; García Núñez, Jesús Alberto; Castillo Monroy, Édgar Fernando; Mejía Ospino, Enrique; Martínez Ortega, Fernando; Méndez Sánchez, Stelia CarolinaEl procesamiento del fruto de palma aceitera genera una variedad de residuos sólidos y líquidos, incluyendo fibras de raquis, mesocarpio, almendra, cascarilla, y un efluente conocido como POME (Palm Oil Mill Effluent). El raquis o tusa vacía (EFB por sus siglas en inglés Empty Fruit Bunch) es la biomasa residual más abundante del cultivo de palma y se compone principalmente de celulosa, lignina y hemicelulosa. En Colombia se producen alrededor de setenta y nueve mil de toneladas por año. Este estudio se centró en investigar el potencial de las fibras de EFB para la síntesis de materiales funcionales que incorporen biopolímeros derivados de esta biomasa para el tratamiento de aguas residuales de la industria de aceite de palma. En Colombia se cultivan principalmente dos tipos de variedades de palma Elaeis guineensis (E.G) y el híbrido interespecífico Elaeis guineensis × Elaeis oleifera (O×G). La primera parte del estudio se centró en determinar las características composicionales de esta biomasa en términos de partes del racimo (tallo y espiguillas), proceso de esterilización y cultivar. Posteriormente se exploró el aislamiento de nanocelulosa a través de procesos químico-mecánicos. Se investigó el impacto de diferentes parámetros de reacción en la funcionalidad del material. Considerando que las fibras de raquis son abundantes y contienen biopolímeros como la celulosa, estas pueden servir como matrices para depositar óxidos metálicos con actividad catalítica en la oxidación de contaminantes orgánicos. Por lo tanto, se investigó la síntesis de un material biocompuesto (fibras de raquis-óxido metálico) con potenciales aplicaciones en procesos de oxidación avanzada para la eliminación del color del POME. Además, se investigó el uso de recubrimientos de nanocelulosa para incrementar la estabilidad del material biocompuesto y mejorar su desempeño en términos de ciclo de reúso del material. Finalmente, se determinaron los parámetros cinéticos y termodinámicos de la remoción del color en el POME mediante la oxidación Fenton heterogénea con catalizadores de raquis/magnetita.Item Diseño racional, síntesis, caracterización y aplicación de derivados de fenilenvinileno y fluoreno como nuevas matrices MALDI(Universidad Industrial de Santander, 2019) Ramírez Pradilla, Juan Sebastián; Combariza Montañez, Marianny Yajaira; Blanco Tirado, Cristian; Páez Melo, Martha Isabel; Saitz Barría, Claudio Antonio; Kouznetsov, Vladimir Valentinovich; Mejía Ospino, Enrique; Poveda Jaramillo, Juan CarlosLa espectrometría de masas por desorción laser asistida por una matriz “MALDI”, ha cumplido un papel fundamental en el análisis de macromoléculas, compuestos lábiles, moléculas de bajo peso molecular, fracciones de crudo, entre otras. Los procesos de ionización en espectrometría de masas MALDI requieren la formación de iones de la matriz la cual debe tener buena absorción de luz ultravioleta, solubilidad, cristalización homogénea y estabilidad química. Los compuestos que se emplean actualmente presentan deficiencia en los procesos de ionización, baja estabilidad química y un mal desempeño analítico gracias a la formación de agregados y productos de descomposición. Todos estos problemas se deben a que no existe un proceso racional de diseño de nuevos compuestos aptos para ser empleados como matrices MALDI. Durante las últimas dos décadas el uso de fenilenvinileno y fluoreno como bloques de construcción, ha permitido la obtención de diversos materiales con aplicaciones en celdas fotovoltaicas, pantallas OLED, etc., debido a su alta conjugación, bajo costo y propiedades optoelectrónicas modulables. Este proyecto de investigación se basa en el diseño racional de derivados estructurales de fenilenvinileno y fluoreno como parte de un sistema de síntesis racional soportado en cálculos teóricos que ayudarán a predecir propiedades fisicoquímicas de las moléculas las cuales serán sintetizadas y caracterizadas para su posterior aplicación como matrices MALDI. La propuesta de investigación a desarrollar se encuentra en el marco del Proyecto financiado por COLCIENCIAS convocatoria 712: “Ioización por transferencia electrónica en MALDI-MS: derivados ciano de fenilenvinileno y fluoreno como matrices para el análisis de compuestos lábiles, optoelectrónicos y polímeros”Item Nuevos surfactantes basados en nanocelulosa(Universidad Industrial de Santander, 2020) González Bernal, María Mercedes; Blanco Tirado, Cristian; Combariza Montañez, Marianny Yajaira; Sierra Ávila, César Augusto; Castillo Monroy, Édgar Fernando; Martínez Rey, Ramiro; Martínez Ortega, Fernando; Mejía Ospino, EnriqueDurante los procesos de obtención de crudos, es común que se formen emulsiones de agua en aceite (W/O), las cuales traen inconvenientes en los sistemas de transporte, entre ellas: corrosión, depósito de sales en tuberías y viscosidades altas. Por ello en la industria petrolera es necesario disminuir la cantidad de agua presente en las emulsiones hasta un 0,5%, para lograrlo se utilizan surfactantes, generalmente sintéticos. En nuestro trabajo nos enfocamos en el diseño y creación de surfactantes ambientalmente amigables para aplicarlos en la solución del problema de las emulsiones W/O. Para ello realizamos dos enfoques diferentes, inicialmente, obtuvimos nanofibrillas y nanocristales de celulosa y usamos suspensiones acuosas de estas nanopartículas para inhibir la formación de las emulsiones. Encontramos que la aplicación de estas suspensiones acuosas de nanocelulosas puras permte disminuir la cantidad de agua emulsionada, inhibiendo la formación de emulsiones agua en aceite hasta en un 75%. Por otro lado, realizamos tres modificaciones superficiales a los nanocristales de celulosa con el fin de modular su hidrofobicidad y permitir su dispersión en solventes orgánicos, lo cual nos realizar pruebas de estas nanopartículas como rompedores de emulsiones, obteniendo una recuperación del 70 % del agua presente. Se realizaron tres procesos de funcionalización: transesterificación en fase sólida, amidación con aminas de 12 y 18 carbonos y esterificación con fosfonato de palmitoilo. Las nanopartículas de celulosa fueron caracterizadas antes y después de la funcionalización, mediante FTIR, NMR, difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM) y análisis termogravimétrico (TGA).Item Petroleomics of Colombian asphaltenes: high resolution mass spectrometry view of asphaltene adsorption, reactivity, occlusion and aggregation(Universidad Industrial de Santander, 2016) Chacón Patiño, Martha Liliana; Combariza Montañez, Marianny Yajaira; Gómez Escudero, Andrea; Blanco Tirado, CristianLos asfaltenos son considerados los componentes de menor valor agregado del petróleo, debido a que son los responsables directos de una serie de problemas operacionales a lo largo de toda la cadena de producción del crudo. Cambios mínimos en la composición química de la matriz petroquímica, así como cambios en condiciones de presión y temperatura, promueven la agregación de asfaltenos, lo cual resulta en la formación de depósitos, daño a la formación, obstrucción de sistemas de transporte y envenenamiento de catalizadores. En este sentido, la comprensión de la naturaleza molecular de los asfaltenos es fundamental para mejorar la producción y el procesamiento de petróleo pesado. Tres muestras de asfaltenos (ASTM D6560-12) fueron purificados por medio de cuatro ciclos de maceración-extracción Soxhlet con heptano, con el objetivo de extraer los compuestos malténicos ocluidos. Las muestras purificadas fueron fraccionadas de acuerdo al grado de adsorción en partículas de sílica, por medio de una elución secuencial con hexano, tolueno y diclorometanometanol. La caracterización molecular de las muestras de asfaltenos fue realizada en un espectrómetro de masas de resonancia ciclotrónica de iones por transformada de Fourier, acoplado con fotoionización a presión atmosférica. Los estudios de agregación se realizaron con la herramienta Turbiscan Lab. El fraccionamiento de las muestras de asfaltenos produjo tres fracciones distintivas, caracterizadas por su grado de adsorción sobre las partículas de sílica. Se observaron fuertes correlaciones entre el nivel de adsorción en SiO2 y características moleculares como aromaticidad, impedimento estérico, contenido de N y O. En este documento se presenta evidencia que sugiere que las mismas características moleculares, y por consiguiente interacciones intermoleculares, que gobiernan los procesos de adsorción de asfaltenos en minerales, juegan papeles importantes en procesos de agregación en solución. Estos resultados sugieren sinergia de interacciones polares e interacciones tipo pi, en la formación de agregados de asfaltenos.