Maestría en Química
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Browsing Maestría en Química by browse.metadata.advisor "Duque Luna, Jonny Edward"
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Item A-felandreno, a-bisabolol, nerolidol y s-limoneno, metabolitos secundarios de plantas medicinales con actividad insecticida sobre aedes aegypti vector de las enfermedades dengue, Chikungunya y Zika(Universidad Industrial de Santander, 2018) Rios Pinzon, Lizeth Natalia; Méndez Sánchez, Stelia Carolina; Duque Luna, Jonny EdwardComo medida de control del vector Aedes aegypti, el uso prolongado de sustancias sintéticas como el DDT o el temephos ha contribuido a la aparición de cepas resistentes (Dias y Moraes, 2014, Smith, Kasai y Scott, 2016). Con el deseo de encontrar otras formas de controlar el vector, los metabolitos secundarios de las plantas surgen como alternativas prometedoras. Por esta razón, se realizó una revisión del trabajo presentado por Pavela y colaboradores (Pavela et al, 2014) de los compuestos esenciales de más de 120 especies de plantas, a través del uso de herramientas informáticas Osiris y Molinspiration. Se seleccionaron metabolitos que cumplían con los parámetros de Lipinski y que presentan mejores valores en la predicción de su actividad biológica. Finalmente, y con la ayuda de un análisis estadístico para los componentes principales, se seleccionaron 7 compuestos para llevar a cabo pruebas de actividad in vivo con larvas de mosquito entre la tercera y cuarta etapas de desarrollo. Los mejores compuestos fueron Felandrene Nerolidol Bisabolol con concentraciones letales 50 (LC50) de 44, 21 y 19 ppm respectivamente, lo que permitió que estos compuestos fueran muy activos. Para estudiar el posible mecanismo de acción, se evaluó la inhibición de la enzima acetilcolinesterasa por el efecto de los metabolitos previos, encontrando que el Felandreno, Bisabolol y Nerolidol disminuyeron la actividad de esta enzima en un 20, 10% y 12%. Otro posible target estudiado fue la cedena de fosforilación, encontrando que el Felandreno provocó la disminución de la actividad enzimática del complejo I, el bisabolol del complejo IV, el Nerolidol de los complejos I y II, siendo el compuesto con los valores más altos de reducción de la actividad enzimática. Finalmente, el Limoneno causa la inhibición de ATPasa alterando la energética mitocondrial.Item Actividad insecticida de metabolitos secundarios de plantas medicinales contra aedes aegypti y estudio del mecanismo de acción basado en la bioenergética mitocondrial, inhibición de la acetilcolinesterasa y daño en el ADN(Universidad Industrial de Santander, 2018) Borrero Landazabal, Mayra Alejandra; Méndez Sánchez, Stelia Carolina; Duque Luna, Jonny EdwardEl mosquito Aedes aegypti es el principal vector de los virus del Dengue, Zika y Chikunguña. Debido a la ausencia de un tratamiento específico o una vacuna efectiva, el control de estas enfermedades se centra en la eliminación de potenciales criaderos y al uso de insecticidas. Los insecticidas más usados se han asociado con resistencia en el vector, por lo que surge la necesidad de descubrir nuevos compuestos insecticidas. En este estudio, se usaron herramientas bioinformáticas para seleccionar siete compuestos a partir de un grupo de 33 metabolitos reportados en un estudio previo. Se realizó un análisis de componentes principales, en donde se compararon las propiedades fisicoquímicas, bioactividad, similitud con fármacos y riesgo de toxicidad de los metabolitos evaluados. Posteriormente, se evaluó la actividad larvicida de los siete metabolitos seleccionados, calculando las concentraciones (CL50): 44, 41, 48, 84, 87, 98 y 183 ppm, para --cariofileno, geraniol, nerol, n-octanol y 1,8-cineol, respectivamente. Las seis moléculas con CL50<100 ppm fueron evaluadas en la enzima acetilcolinesterasa y en los complejos de la cadena respiratoria mitocondrial de Ae. aegypti. Cuatro de estos metabolitos mostraron una inhibición marcada en varias dianas. El acetato de geranilo inhibió principalmente la actividad de acetilcolinesterasa -humuleno inhibió los complejos II, III y IV de la cadena respiratoria (38, 35 y 30%, -cariofileno inhibió los complejos II y III (30 y 36%, respectivamente) y geraniol inhibió los complejos I y II (27 y 29%, respectivamente). Se prepararon 11 mezclas con estos metabolitos y se evaluaron sobre Ae. aegypti. Se observó un efecto sinérgico entre los compuestos acetato de geranilo y gerniol, mientras que los c--cariofileno mostraron un efecto antagónico. .Item Análisis proteómico de mitocondrias de larvas (l4) de aedes aegypti(Universidad Industrial de Santander, 2021) Urbina Duitama, Diana Lizeth; Méndez Sánchez, Stelia Carolina; Duque Luna, Jonny Edward; Mejía Ospino, EnriqueEl zancudo Aedes aegypti es el principal vector de los virus que causan enfermedades como chikunguña, dengue y Zika. Frente a la ausencia de un tratamiento específico para estas enfermedades, surge la necesidad de buscar alternativas que permitan el control de la población del vector. Para ello inicialmente es necesario comprender el funcionamiento de algunas dianas de interés farmacológico como el caso de la mitocondria. Hasta el momento no existen reportes que describan la actividad bioenergética mitocondrial relacionada a su expresión proteínica, por lo tanto, en el presente trabajo de investigación se identificaron las proteínas en mitocondrias aisladas de larvas (L4) de Ae. aegypti, mediante técnicas de separación de electroforesis bidimensional y su correspondiente análisis por espectrometría de masas. Se identificaron 36 proteínas implicadas en procesos de transcripción, traducción, fosforilación oxidativa, señalización, biosíntesis, entre otros. Además, se midió su actividad respiratoria con un oxígrafo de alta resolución. Como resultado se obtuvo una taza de respiración considerablemente mayor mediada por el complejo II con respecto al complejo II. También se cuantificó la actividad enzimática de algunas proteínas que componen los complejos enzimáticos de la cadena transportadora de electrones mitocondrial, donde se obtuvo una mayor actividad de las proteínas NADH oxidasa, NADH deshidrogenasa y NADH citocromo c reductasa con respecto a sus análogos de succinato. Estos resultados aportan una primera descripción de la función metabólica de la mitocondria y relaciona su expresión proteíca que podría servir para el diseño de estrategias de modificación genética dirigida a la organela en estudio.Item Análisis proteómico de mitocondrias de larvas (L4) de Aedes aegypti(Universidad Industrial de Santander, 2021) Urbina Duitama, Diana Lizeth; Duque Luna, Jonny Edward; Mejía Ospino, Enrique; Méndez Sánchez, Stelia Carolina; Moreno Castellanos, Natalia R.; Combariza Montañez, Marianny YajairaEl zancudo Aedes aegypti es el principal vector de los virus que causan enfermedades como chikunguña, dengue y Zika. Frente a la ausencia de un tratamiento específico para estas enfermedades, surge la necesidad de buscar alternativas que permitan el control de la población del vector. Para ello inicialmente es necesario comprender el funcionamiento de algunas dianas de interés farmacológico como el caso de la mitocondria. Hasta el momento no existen reportes que describan la actividad bioenergética mitocondrial relacionada a su expresión proteínica, por lo tanto, en el presente trabajo de investigación se identificaron las proteínas en mitocondrias aisladas de larvas (L4) de Ae. aegypti, mediante técnicas de separación de electroforesis bidimensional y su correspondiente análisis por espectrometría de masas. Se identificaron 36 proteínas implicadas en procesos de transcripción, traducción, fosforilación oxidativa, señalización, biosíntesis, entre otros. Además, se midió su actividad respiratoria con un oxígrafo de alta resolución. Como resultado se obtuvo una taza de respiración considerablemente mayor mediada por el complejo II con respecto al complejo II. También se cuantificó la actividad enzimática de algunas proteínas que componen los complejos enzimáticos de la cadena transportadora de electrones mitocondrial, donde se obtuvo una mayor actividad de las proteínas NADH oxidasa, NADH deshidrogenasa y NADH citocromo c reductasa con respecto a sus análogos de succinato. Estos resultados aportan una primera descripción de la función metabólica de la mitocondria y relaciona su expresión proteíca que podría servir para el diseño de estrategias de modificación genética dirigida a la organela en estudio.Item Determinación del perfil de proteínas odorantes y detección de señales electroantenográficas ante estimulación por moléculas repelentes en el sistema olfativo de Aedes aegypti (Diptera: Culicidae)(Universidad Industrial de Santander, 2021) Portilla Pulido, Johan Sebastian; Méndez Sánchez, Stelia Carolina; Velásquez Martínez, María Carolina; Duque Luna, Jonny Edward; Hidalgo Bucheli, William Fernando; Ríos Angarita, Fabián AlirioInvestigaciones sobre repelentes de origen natural surgen con el propósito de reemplazar de forma parcial o total productos como el DEET, del cual se ha demostrado toxicidad para el ser humano. El objetivo de este estudio fue analizar las señales electrofisiológicas neuronales de las antenas y la expresión diferencial de proteínas del mosquito para elucidar un posible mecanismo de acción o recepción de repelentes, previamente analizados en el laboratorio. Hembras adultas de Aedes aegypti, cepa Rockefeller se usaron en los experimentos. Mediante electroantenografía, los insectos fueron conectados con electrodos para analizar señales eléctricas. A través de un flujo de aire se suministró los compuestos acetato de geranilo, α-bisabolol, nerolidol y DEET en diferentes concentraciones y mezclas, aplicando antes y después de cada sustancia el amoniaco, un compuesto atrayente. Las señales obtenidas fueron computarizadas y analizadas luego de suministrar el amoniaco y el repelente. Para obtener la expresión de proteínas, se realizaron tratamientos a los mosquitos con DEET y la mezcla de los compuestos mencionados en concentraciones de 100 mg/mL. Posteriormente, las cabezas de los mosquitos fueron cortadas y se realizó la separación de proteínas por electroforesis bidimensional e identificación por MALDI-TOF-MS. Las señales de electroantenografía mostraron que todos los repelentes disminuyen la señal de amoniaco entre un 20 y 80%, es decir, un decrecimiento de la capacidad olfativa, destacando la mezcla de los 3 compuestos y DEET. Las proteínas encontradas mostraron que el DEET y la mezcla de los compuestos acusan mecanismos de acción diferentes. Con DEET, proteínas relacionadas a la sinapsis y producción de ATP se inhibieron; mientras que la mezcla, sobre-expresó proteínas de transporte, señalización y detoxificación. Los experimentos de electrofisiología y proteómica demostraron que los repelentes alteran la actividad de canales iónicos ionotrópicos, metabotrópicos y modifican procesos relacionados a la sinapsis neuronal y la producción de energía.Item Determinación del perfil de proteínas odorantes y detección de señales electroantenográficas ante estimulación por moléculas repelentes en el sistema olfativo de Aedes aegypti (díptera: culicidae)(Universidad Industrial de Santander, 2021) Portilla Pulido, Johan Sebastián; Duque Luna, Jonny Edward; Méndez Sánchez, Stelia Carolina; Velásquez Martínez, María CarolinaInvestigaciones sobre repelentes de origen natural surgen con el propósito de reemplazar de forma parcial o total productos como el DEET, del cual se ha demostrado toxicidad para el ser humano. El objetivo de este estudio fue analizar las señales electrofisiológicas neuronales de las antenas y la expresión diferencial de proteínas del mosquito para elucidar un posible mecanismo de acción o recepción de repelentes, previamente analizados en el laboratorio. Hembras adultas de Aedes aegypti, cepa Rockefeller se usaron en los experimentos. Mediante electroantenografía, los insectos fueron conectados con electrodos para analizar señales eléctricas. A través de un flujo de aire se suministró los compuestos acetato de geranilo, bisabolol, nerolidol y DEET en diferentes concentraciones y mezclas, aplicando antes y después de cada sustancia el amoniaco, un compuesto atrayente. Las señales obtenidas fueron computarizadas y analizadas luego de suministrar el amoniaco y el repelente. Para obtener la expresión de proteínas, se realizaron tratamientos a los mosquitos con DEET y la mezcla de los compuestos mencionados en concentraciones de 100 mg/mL. Posteriormente, las cabezas de los mosquitos fueron cortadas y se realizó la separación de proteínas por electroforesis bidimensional e identificación por MALDITOFMS. Las señales de electroantenografía mostraron que todos los repelentes disminuyen la señal de amoniaco entre un 20 y 80%, es decir, un decrecimiento de la capacidad olfativa, destacando la mezcla de los 3 compuestos y DEET. Las proteínas encontradas mostraron que el DEET y la mezcla de los compuestos acusan mecanismos de acción diferentes. Con DEET, proteínas relacionadas a la sinapsis y producción de ATP se inhibieron; mientras que la mezcla, sobreexpresó proteínas de transporte, señalización y detoxificación. Los experimentos de electrofisiología y proteómica demostraron que los repelentes alteran la actividad de canales iónicos ionotrópicos, metabotrópicos y modifican procesos relacionados a la sinapsis neuronal y la producción de energía.Item Diseño y síntesis de nuevos a-aminonitrillos análogos de los alcaloides encontrados en las plantas nicotina tabacum (fam.solanaceae)y girgensohnia oppositiflora (fam. chenopoidaceae). y su evaluación biológica en el mosquito aedes aegypti (diptera.c(Universidad Industrial de Santander, 2018) Rueda Jaimes, Andres Gilberto; Kouznetsov, Vladimir Valentinovich; Duque Luna, Jonny EdwardEnfermedades transmitidas por Aedes aegypti, como el dengue, chikungunya y Zika, son clasificadas como problemas de salud pública en Colombia. Debido a la ausencia de medicamentos o una vacuna contra estos virus, el enfoque se ha realizado en la erradicación del vector mediante el control químico con carbamatos, organofosoforados y piretroides. Poblaciones de este vector han adquirido resistencia a estos debido a su uso excesivo; por esta razón, la química sintética ha trabajado en obtener compuestos con actividad biológica sobre el insecto y que disminuyan la toxicidad en el ser humano. En la naturaleza existen plantas utilizadas como plaguicidas: La planta Nicotiana tabacum, que contiene el alcaloide nicotina; ha mostrado actividad sobre Culex pipiens. Otro caso es la Girgensohnia oppositiflora, de la cual hace parte el alcaloide girgensohnina, sintetizado en el LQOBio, que inhibió la actividad de la acetilcolinesterasa. Estudios posteriores de sus análogos reveló actividad sobre larvas de Aedes aegypti. Buscando obtener nuevos compuestos con acción insecticida, una nueva serie de 16 α– aminonitrilos análogos de nicotina y de girgensohnina fueron sintetizados mediante la reacción de Strecker catalizada por ácido sulfúrico soportado en gel de sílice, usando KCN como fuente de cianuro; estos compuestos se obtuvieron con rendimientos considerables, confirmando su estructura por técnicas RMN e IR. La evaluación biológica de estos compuestos sobre las larvas de Aedes aegypti mostró mortalidad inferior a 100 ppm, sobresaliendo las moléculas 7a y 7b con valores de concentración letal media de 56.95 ppm y 67.53 ppm respectivamente. En el ensayo de inhibición de acetilcolinesterasa sobresalió la molecula 7a, presentando la mayor inhibición, con un valor de concentración inhibitoria media IC50= 9.78 ± 2.09 ppm. Finalmente, para esta misma molécula se observó inhibición del complejo III en la cadena mitocondrial, siendo un posible candidato para el desarrollo de insecticidas de Aedes aegypti.Item Formulación y análisis de estabilidad de un repelente tópico contra la picadura del mosquito Aedes aegypti(Universidad Industrial de Santander, 2023-11-10) Pérez Niño, Laura Marcela; Méndez Sánchez, Stelia Carolina; Duque Luna, Jonny Edward; Daza Espinosa, Martha Cecilia; Hidalgo Bucheli, William FernandoLa actividad de los repelentes de origen sintético contrasta con los efectos adversos que generan (irritación de la piel, toxicidad del sistema nervioso y absorción cutánea). Por lo cual, se proponen los repelentes de origen natural como una alternativa a estos repelentes. Dentro de estos se encuentran los aceites esenciales y sus compuestos mayoritarios, que presentan actividad repelente y son menos tóxicos. No obstante, las diferentes investigaciones reportadas destacan que su eficacia como repelentes no es significativa en comparación a los sintéticos. Por lo cual, el objetivo del presente estudio fue desarrollar una nanoemulsión (NE) con una mezcla de metabolitos secundarios (acetato de geranilo y nerolidol) con acción repelente y con estabilidad a largo plazo, así como proponer un posible mecanismo de recepción-acción de un repelente de origen natural y uno sintético (DEET), e identificar mediante herramientas computacionales las interacciones químicas del acetato de geranilo, nerolidol y DEET con proteínas involucradas en la recepción olfativa de los repelentes. Para la formulación de las distintas NEs se utilizó un rango de valores de equilibrio hidrofílico-lipofílico (HLB) de 11 a 15 para la mezcla de tensoactivos (Tween 80 + Span 80) empleando para la síntesis un procesador ultrasónico. Las NEs se caracterizaron por su tamaño de partícula, índice de polidispersidad (PdI) y potencial zeta. La caracterización de la mejor NE se realizó mediante Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) y pH, además se evaluó su estabilidad a largo plazo, su perfil de liberación in vitro y su potencial irritante/corrosivo dérmico en ratones hembra BALB/c. La NE compuesta por Tween 80 al 14,3%, Span 80 al 5,7%, acetato de geranilo al 5% y nerolidol al 5% presentó un tamaño de partícula de 58,99 ± 0,55 nm, PdI de 0,25 ± 0,01, pH de 3,59 ± 0,02 y potencial zeta de -22,88 ± 1,22 mV. En la caracterización de la NE por SEM, se observó que la morfología de las gotas de la NE es esférica con aglomeraciones, adicionalmente, la NE brindó estabilidad a la mezcla de metabolitos por un periodo de 5 meses. En cuanto a la cinética de liberación del acetato de geranilo y del nerolidol, esta se ajustó al modelo cinético de orden cero mostrando una liberación controlada. Al evaluar el efecto de la NE en piel de ratón, se evidenció irritación a la cuarta hora de su aplicación. Por otra parte, para dilucidar un posible mecanismo de recepción/acción de una mezcla de metabolitos secundarios y el DEET, se utilizó como base de datos las proteínas que presentaron expresión diferencial después de la exposición de hembras adultas de Ae. aegypti a repelentes como la mezcla 1 (acetato de geranilo, α-bisabolol, nerolidol) y DEET de una investigación previa del grupo de investigación. Se realizaron diagramas de interacción proteína-proteína identificando a la frequenina como proteína que posiblemente conecta rutas metabólicas diferentes en el proceso de recepción de odorantes, por lo tanto, se investigó su efecto en la transmisión sináptica para identificar así más proteínas que podrían participar en la recepción de estos, y mediante herramientas computacionales como docking molecular se determinó las interacciones de estas proteínas con las moléculas repelentes. Se encontró que la exposición del mosquito Ae. aegypti al DEET altera la expresión de proteínas que intervienen en la producción de energía, síntesis de neurotransmisores, mensajeros secundarios y proteínas, mientras que la mezcla 1 afecta la expresión de proteínas relacionadas con el transporte axonal, anclaje de vesículas sinápticas, producción de energía y síntesis de proteínas. En conjunto los repelentes intervienen en la señalización, sinapsis, síntesis de óxido nítrico y producción de energía, la alteración de la expresión de todas esas proteínas podría conllevar a una disminución en la capacidad del insecto de percibir los odorantes afectando procesos como la transmisión sináptica y la producción de energía. Dentro de las proteínas que participan en la transmisión sináptica se encuentra la frequenina, esta participa en la cascada de señalización producida por los repelentes, en esta se identificaron proteínas que intervienen en la activación de canales iónicos y de receptores odorantes. Adicionalmente, se identificó que, de los metabolitos secundarios, el acetato de geranilo mostró interacciones con las proteínas frequenina, guanilil ciclasa y calmodulina, lo anterior indica que este podría intervenir en la liberación de neurotransmisores y en la producción de mensajeros secundarios. En resumen, fue posible encapsular el acetato de geranilo y el nerolidol en un sistema de nanoemulsión logrando una estabilidad por un periodo de cinco meses así como una liberación controlada de estos metabolitos, adicionalmente, el efecto repelente de moléculas tanto de origen sintético como natural posiblemente esté relacionado con una alteración en conjunto de diferentes proteínas que participan en la transmisión sináptica y la producción de energía, lo anterior podría desencadenar en una inhibición en la percepción de odorantes dificultando al insecto localizar el hospedero, además de interaccionar con proteínas que participan del proceso odorante como la frequenina, guanilil ciclasa y la calmodulina.