Escuela de Química

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Aproximación teórica al entendimiento de los fenómenos de nucleación de la b2-microglobulina
(Universidad Industrial de Santander, 2011) Quintero Saumeth, Jorge Ricardo; Blanco Tirado, Cristian
En pacientes con insuficiencia renal crónica sometidos a diálisis ocurre la formación de depósitos amiloides y cuya proteína que los constituyen es la 82-microglobulina (62m). En este sentido, numerosos estudios han sido dirigidos para explicar la formación de estos materiales proteicos. Sin embargo, las causas por las cuales se produce la amiloidogénesis 82m in vivo no son completamente claras. Por tal motivo la mayoría de estos estudios han sido desarrollados in vitro y teniendo en cuenta las condiciones fisiológicas de estos pacientes. Estudios in vitro han permitido identificar algunos factores involucrados en la obtención de estos materiales, siendo el cobre un agente facilitador durante la asociación de monómeros de 82m que conllevan a la formación de fibras de 62m. Adicionalmente, algunos trabajos de investigación señalan que las etapas previas a la formación de las fibras amiloides 82m corresponden a la formación de intermedios oligoméricos de tamaño par (dímeros, tetrámeros y hexámeros). A pesar del enorme esfuerzo que la comunidad científica ha realizado para comprender estos procesos, aún no existe un modelo completo que describa la amiloidogénesis 82m. En este trabajo de investigación se desarrolló una metodología para brindar una descripción aproximada acerca de la manera como se forman las fibras amiloides de b2m. En este sentido, dos etapas fueron desarrolladas satisfactoriamente. La primera etapa correspondió a la construcción de los perfiles de energía correspondientes a las interacciones entre dos monómeros de B2m empleando un modelo de grano grueso, teniendo en cuenta cincos puntos estructurales de la proteína 62m. En la segunda etapa, se diseñó un modelo teórico-computacional para analizar la dinámica de formación de depósitos amiloides de 82m. Para este último, correspondiente al esquema de muestreo, se emplearon tanto el modelo de Ising como el algoritmo de Metropolisis.
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, Cristian
Se 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.
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 Gonzalo
Se 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.
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
Las 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.
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 Carlos
Las 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.
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 Carolina
El 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.
Desarrollo de una matriz para espectrometría de masas maldi basada en sistemas tipo fenilenvinileno y ácidos acrílicos
(Universidad Industrial de Santander, 2015) Castellanos García, Laura Juliána; Combariza Montañez, Marianny Yajaira; Blanco Tirado, Cristian
La espectrometría de masas MALDI (Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization) es una de las técnicas analíticas más útiles en la caracterización de macromoléculas como proteínas, péptidos, polímeros, entre otros. El proceso MALDI está mediado por una matriz orgánica, la cual asiste en la ionización y desorción de los analitos. A la fecha, existen varios problemas asociados al uso de matrices MALDI tradicionales, como la interferencia en la caracterización de analitos de bajo peso molecular debido a la presencia de señales de clusters de la matriz a masas bajas, la formación de aductos matriz-analito, y la especificidad hacia la ionización de analitos básicos. Los fenilenvinilenos y ácidos acrílicos son moléculas orgánicas con alta conjugación electrónica, que presentan altas absortividades molares en la región cercana a la empleada en la ionización MALDI. En este proyecto, se desarrollaron nuevas matrices MALDI basadas en sistemas tipo fenilenvinileno y ácidos acrílicos. Para orientar la síntesis de las nuevas matrices se utilizó una aproximación de diseño racional, utilizando cálculos de estructura electrónica, que permitieron predecir a priori algunas propiedades fisicoquímicas de las moléculas candidatas como los potenciales de ionización y las afinidades protónicas. Se seleccionaron las estructuras que presentaron las mejores características, y se procedió a su síntesis y caracterización. Las moléculas candidatas fueron sintetizadas por el Grupo de Investigación en Macromoléculas, de la Universidad Nacional de Colombia. Posteriormente, estas moléculas se evaluaron como matrices MALDI, usando una serie de analitos modelo. Adicionalmente, las matrices propuestas se compararon con matrices MALDI tradicionales como el CHCA y el DCTB. Este trabajo de tesis se enmarcó dentro del macroproyecto ”Desarrollo de una matriz para espectrometría de masas MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization) basada en sistemas tipo fenilenvinileno” financiado por COLCIENCIAS mediante la convocatoria 569 de 2012.
Desarrollo de una metodología eficiente para el cálculo de desplazamientos químicos13c y1h de moléculas orgánicas lineales
(Universidad Industrial de Santander, 2012) Luna Cáceres, Cesar Augusto; Blanco Tirado, Cristian
La simulación molecular mecanocuántica se realiza en estado basal, lo cual implica que las moléculas no giran a través de ángulos diedros, siendo esto ajeno a la realidad. Al intentar predecir desplazamientos químicos 1H con herramientas mecanocuánticas de sistemas con baja barrera rotacional, especial mente protones enlazados a carbonos híbridos sp3, se obtiene varias señales para protones que experimentalmente producen una sola. Esto hace que en las simulaciones mecanocuánticas no puedan predecir dichos desplazamientos, debido a la equivalencia química. En el presente trabajo se diseño un modelo con la capacidad de predecir desplazamientos químicos 13C y 1H de carbonos híbridos sp3 y los protones enlazados a él, de moléculas orgánicas, el cual resuelve el problema de la equivalencia química empleando herramientas mecanocuánticas y estadísticas. Esto se logro suponiendo que el desplazamiento quimo de un átomo de carbonos sp3 y los protones enlazados a él, es una serie de aportes de ambientes químicos creados por grupos que interactúan con él a través de enlaces simples. Esta interacción se estudió por medio de la mecánica cuántica, variando el ángulo diedro involucrado en dicha interacción para obtener un comportamiento sinusoidal del desplazamiento químico, el cual fue parametrizado con series de Fourier. Con esto se consiguió ajustar protones que deberían ser químicamente equivalentes a una solo función, la cual se promediada estadísticamente con el factor de peso de Boltzmann, obtenidos una sola señal para protones químicamente equivalentes. Luego, se realizo una linealización de los datos parametrizados con experimentales, con lo cual se obtuvo la ecuación de la recta, dando así desplazamientos químicos comparables a los experimentales. Este modelo no puede predecir el desplazamiento químico de sistemas ramificados, ya que no fue parametrizado para interacciones no enlazantes, las cuales están presentes en este tipo de compuestos.
Desestabilización de emulsiones tipo w/o utilizando membranas de celulosa modificadas
(Universidad Industrial de Santander, 2015) Medina Sandoval, Camila Fernanda; Blanco Tirado, Cristian; Combariza Montañez, Marianny Yajaira
Esta investigación presenta la obtención de membranas de celulosa hidrofóbicas como metodología alternativa para el rompimiento de emulsiones de tipo agua en aceite. Mediante el proceso de sol gel se obtuvo un Xerogel de dióxido de Silicio (SiO2); el cual se utilizó para recubrir la membrana formando capas inorgánicas sobre la celulosa, seguido de la adhesión del hexadeciltrimetoxisilano utilizado como precursor de baja energía superficial. La membrana de celulosa modificada fue caracterizada por Espectroscopia Infrarroja (FTIR-ATR) para observar la modificación química y Microscopia Electrónica de Barrido (SEM) para ver algún cambio en la morfología, mientras la hidrófobicidad fue determinada por el ángulo de contacto con el agua. Las propiedades térmicas de la membrana modificada fueron determinadas mediante análisis de Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) y análisis Termogravimétricos (TGA) La membrana modificada tiene un ángulo de contacto con el agua de 121°. La membrana obtenida es capaz de realizar la separación de mezclas de aceite agua con porcentajes de eficiencia del 99 %. Además demuestran ser un método alternativo para el rompimiento de emulsiones tipo w/o, ya que son capaces de operar bajo condiciones ambientales en emulsiones con tamaños de gotas de la fase dispersa superiores a 9 µm y viscosidades entre 1.2 cP y 102 cP. Estas membranas rompen las emulsiones mediante un proceso físico, sin alterar la composición del crudo y sin necesidad de utilizar una fuente externa para su funcionamiento (calor, campo eléctrico). Su porcentaje de eficiencia es de 95 % al 75% dependiendo del tiempo de envejecimiento de la emulsión. Finalmente la principal ventaja de esta membrana es que es reutilizaba hasta 18 ciclos sin perder su hidrofobicidad. ___________________________________________
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 Carlos
La 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”
Estudio de pasivos ambientales generados por las obras y actividades petroleras en Colombia
(Universidad Industrial de Santander, 2013) Arismendi Henao, Edwin Augusto; Combariza Montañez, Marianny Yajaira; Blanco Tirado, Cristian
En Colombia el gobierno nacional ha facilitado a las compañías petroleras, nacionales y extranjeras, la exploración y explotación de petróleo sin fijar una normatividad definida sobre Pasivos Ambientales (PAs) generados por estas actividades. Debido a esto no es posible exigir la remediación oportuna de los daños causados ni las compensaciones debidas a las compañías petroleras. A lo largo de muchos años las actividades de explotación, extracción, transporte y almacenamiento de crudo y gas en el país han generado grandes volúmenes de PAs. Estos PAs eventualmente afectan la calidad de aguas superficiales y subterráneas, aire, suelos, y adicionalmente impactan negativamente los bosques, causan la desecación de humedales y la destrucción completa de ecosistemas base del sustento de poblaciones campesinas e indígenas. En Colombia se han tratado PAs en la refinería de Ecopetrol en Barrancabermeja y en los bloques del Catatumbo y Tibú en el departamento de Norte de Santander. Teniendo en cuenta los muy pocos estudios sobre PAs en Colombia, es necesaria la identificación de los muchos tipos de PAs generados por la industria petrolera en todo el país para facilitar toma de decisiones relacionadas con su recuperación o mitigación. Las operaciones petroleras de Campo Santiago han generado reclamos por parte de la comunidad aledaña debido a la afectación de fauna, flora y cuerpos hídricos (superficiales y subterráneas) del área de influencia del Campo. Por esta razón se quiere identificar los PAs que han generado estas afectaciones al medio ambiente y posteriormente proponer acciones para recuperar o mitigar dichos impactos acumulados.
Extracción, caracterización y evaluación de las propiedades emulsificantes de fosfolípidos presentes en el grano de theobroma cacao l
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Giraldo Dávila, Deisy; Combariza Montañez, Marianny Yajaira; Blanco Tirado, Cristian
Los fosfolípidos (PLs) constituyen una amplia familia de compuestos anfifílicos estructuralmente comprendidos por una molécula de glicerol a la cual se unen dos ácidos grasos y un grupo fosfato. En esta investigación, se extrajeron PLs del grano de Theobroma cacao L. usando extracción S/L seguida por un fraccionamiento en cromatografía en columna. Se identificaron las fracciones enriquecidas en PLs por medio de análisis comparativos de estas con lecitinas comerciales usando cromatografía de alta eficiencia. Las fracciones obtenidas fueron caracterizadas usando MS MALDI-TOF para su identificación y RMN-31P para la cuantificación de las diferentes familias de PLs. Los resultados de HPLC-RID y UV-Vis muestran la similitud en los tiempos de retención de lecitinas comerciales, de la sub-fracción F3 y del estándar de L--PC, esta similitud fue corroborada en los análisis MALDI-TOF en donde se observaron cationes radicales y aductos de Na+ de diferentes PC y LPC en dichas muestras. Por otro lado, los análisis RMN-31P permitieron determinar el porcentaje y clases de de PLs contenidos en las lecitinas, particularmente la F3 contiene las siguientes familias de PLs: PA (12%), PG (13%), PI (20%), LPC (26%) y PC (29%). Finalmente, se procedió a la formación de emulsiones modelo para determinar las propiedades emulsificantes de los extractos de PLs obtenidos de granos de cacao.
Identificacion de biomarcadores fitoplanctonicos utilizando espectrometria de masas maldi tof con matrices de transferencia electronica
(Universidad Industrial de Santander, 2019) Diaz Sanchez, Luis Miguel; Combariza Montañez, Marianny Yajaira; Blanco Tirado, Cristian
Los microorganismos fotosintéticos son la base de las cadenas tróficas y se encargan de fijar casi el 40% del CO2 atmosférico. Adicionalmente, se estima que, como resultado de esta fijación, se produce gran parte del oxígeno atmosférico. El objetivo de este trabajo fue identificar biomarcadores fitoplanctónicos (pigmentos fotoprotectores y fotosintéticos), en muestras de agua, utilizando matrices de transferencia electrónica en espectrometría de masas MALDI-TOF. Las muestras de agua fueron filtradas en filtros Whatman® de microfibra (GF/F, 47 mm, poro: 0.7 μm) para retener los microorganismos. Los pigmentos se extrajeron por radiación de ultrasonidos de los filtros usando una mezcla de EtOH:THF, 1:1(v/v), 0,1% NH4OH, previa realización y análisis de un diseño experimental 23 . Los extractos se analizaron por UV-Vis, HPLC, LDI-MS y MALDI-MS. El análisis UV-Vis de los extractos mostró un espectro típico de absorción para clorofilas (400-800 nm) y carotenoides (400-500 nm). El análisis por HPLC permitió separar los principales componentes del extracto, identificar algunos pigmentos fitoplanctónicos y cuantificarlos. El análisis ET MALDI de los extractos mostró principalmente señales correspondientes a cationes radicales de pigmentos como: clorofila a y sus derivados, y carotenoides de tipo xantofila. Se evaluó el desempeño de diferentes matrices MALDI para el análisis de los pigmentos fitoplanctónicos.
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, Enrique
Durante 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).
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, Cristian
Los 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.
Potencial colorante y citotóxico de extractos de flavonoides obtenidos a partir de epicarpio de cáscara de cacao
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Oñate Gutiérrez, Jesús Andrés; Blanco Tirado, Cristian; Pinzón Joya, Julio Roberto; Palma Rodríguez, Alirio; Romero Bohórquez, Arnold Rafael
La cáscara de cacao es el subproducto más voluminoso del proceso de manufactura del cacao y representa una gran oportunidad como fuente de derivados agrobasados para la industria de alimentos. Iniciando desde mazorcas de cacao de tres colores distintos (amarillo, rojo y vino tinto) de Santander – Colombia, fueron obtenidos extractos de epicarpio de cáscara de cacao (EECC) ricos en flavonoides. Un diseño factorial 2 3 fue llevado a cabo variando la temperatura, el pH y la relación EtOH:H2O para optimizar las condiciones de extracción. A partir de los EECC, se determinó el contenido de polifenoles totales usando el método de Folin-Ciocalteu, se identificó el perfil de flavonoides mediante espectrometría de masas MALDI-TOF (DCTB, α-CNFV-OCH3 and α-CNFV-CH3 matrices), se evaluaron las propiedades colorantes con experimentos de tinción sobre cubos de celulosa bacteriana y muestras de yogurt y se determinaron las propiedades citotóxicas mediante un ensayo MTT con células Vero. Los resultados muestran las condiciones óptimas de extracción (relación EtOH:H2O 80:20, 30 °C, sin agregar HCl) explicando el 80 % de la varianza. En el perfil de flavonoides MALDI-TOF fueron identificados 15 picos en los EECC de acuerdo a las bases de datos de polifenoles y el EECC vino tinto registró la mayor cantidad de polifenoles (194 mg EAG/g de EECC). Los tres EECC mostraron tinción efectiva sobre los cubos de celulosa bacteriana y las muestras de yogurt y no reportaron actividad citotóxica sobre las células Vero, lo que permite considerar a los EECC como candidatos pertinentes a colorantes alimentarios.
Potencial colorante y citotóxico de extractos de flavonoides obtenidos a partir de epicarpio de cáscara de cacao
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Oñate Gutiérrez, Jesús Andrés; Pinzón Joya, Julio Roberto; Blanco Tirado, Cristian
La cáscara de cacao es el subproducto más voluminoso del proceso de manufactura del cacao y representa una gran oportunidad como fuente de derivados agrobasados para la industria de alimentos. Iniciando desde mazorcas de cacao de tres colores distintos (amarillo, rojo y vino tinto) de Santander Colombia, fueron obtenidos extractos de epicarpio de cáscara de cacao (EECC) ricos en flavonoides. Un diseño factorial 23 fue llevado a cabo variando la temperatura, el pH y la relación EtOH:H2O para optimizar las condiciones de extracción. A partir de los EECC, se determinó el contenido de polifenoles totales usando el método de FolinCiocalteu, se identificó el perfil de flavonoides mediante espectrometría de masas MALDITOF (DCTB, CNFVOCH3 and CNFVCH3 matrices), se evaluaron las propiedades colorantes con experimentos de tinción sobre cubos de celulosa bacteriana y muestras de yogurt y se determinaron las propiedades citotóxicas mediante un ensayo MTT con células Vero. Los resultados muestran las condiciones óptimas de extracción (relación EtOH:H2O 80:20, 30 °C, sin agregar HCl) explicando el 80 % de la varianza. En el perfil de flavonoides MALDITOF fueron identificados 15 picos en los EECC de acuerdo a las bases de datos de polifenoles y el EECC vino tinto registró la mayor cantidad de polifenoles (194 mg EAG/g de EECC). Los tres EECC mostraron tinción efectiva sobre los cubos de celulosa bacteriana y las muestras de yogurt y no reportaron actividad citotóxica sobre las células Vero, lo que permite considerar a los EECC como candidatos pertinentes a colorantes alimentarios.
Producción de celulosa bacteriana a partir de procesos fermentativos utilizando mucilago de café como fuente de carbono
(Universidad Industrial de Santander, 2015) Florez García, Ingrith Carolina; Combariza Montañez, Marianny Yajaira; Blanco Tirado, Cristian
HS; Gluconacetobacter xylinus. La Celulosa Bacteriana (CB) es un biopolímero que a diferencia de la celulosa proveniente de las plantas es altamente puro y cristalino, no posee lignina y hemicelulosa, y puede ser empleado como fuente alternativa de celulosa en la industria. La producción industrial de CB, está limitada por su viabilidad económica, siendo la fuente de carbono, uno de los factores. Los residuos agroindustriales, como el mucílago de café (MC), aparecen como una alternativa atractiva para el desarrollo de los biopolímeros, ya que de esta forma se ayuda a la viabilidad a escala industrial. El objetivo de este trabajo fue desarrollar un proceso de fermentación estática a escala de laboratorio para la producción de CB, utilizando una cepa de referencia Gluconacetobacter xylinus ATCC 23768 y MC como fuente de carbono. Para las fermentaciones se utilizó un medio de referencia Hestrin y Schramm (HS) y en medio Hestrin y Schramm con fuente de carbono MC (HS-MC), el pH del medio se ajustó a 6 con una solución de NaOH 1N. La producción de celulosa utilizando MC como fuente de carbono (4,8 g/L) fue 2.28 veces mayor que la celulosa obtenida con el medio de referencia HS utilizando sacarosa como fuente de carbono (2,1 g/L). En la película formada se observaron microfibrillas de celulosa en forma de cinta con anchos de 23-63 nm y longitudes variables (m). Resultados sugieren que MC tiene un alto potencial como fuente de carbono en la producción de CB por G. xylinus ATCC 23768. El MC, un residuo orgánico de la industria cafetera que genera impactos negativos sobre las fuentes hídricas, puede usarse como fuente de carbono económica y abundante en procesos fermentativos para producción de celulosa. Adicionalmente el estudio de usos alternativos de esta biomasa residual es importante porque permite proponer soluciones viables a problemáticas complejas que afectan el desarrollo del sector agroindustrial cafetero no solo del departamento de Santander sino del país.
Puntos cuánticos inmovilizados en nanocelulosa como sensores químicos para la detección de cadmio
(Universidad Industrial de Santander, 2023-02-23) Amaya García, Daniel Alfonso; Blanco Tirado, Cristian; Cerón Cifuentes, Jhonny Mauricio; Mejía Ospino, Enrique; Doerr, Markus
La producción de cacao es una actividad económica de gran importancia para la economía santandereana, prueba de esto es que Santander es el departamento con mayor producción. Sin embargo, los suelos santandereanos encaminados al cultivo de cacao tienen altas concentraciones de cadmio. Por lo anterior, la búsqueda de nuevos materiales sensores que permitan realizar mediciones de cadmio en campo y de forma sencilla es práctica, es vital para mantener la competitividad de los productos derivados del cacao en mercados extranjeros. El presente trabajó se enfoco en la obtención de bionanosensores a partir de la inmovilización de TG-CdSe QDs en nanofibras celulosa oxidadas con TEMPO, esto siguiendo una metodología de formación in-situ y una de dispersión mecánica. Los bionanocompositos obtenidos fueron caracterizados y se evaluó su potencial como posibles sensores químicos de cadmio.
Síntesis de nanofluidos ferromagnéticos funcionalizados y su efecto en la deshidratación de emulsiones agua en aceite
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Acuña Rodriguez, Katherin Natalia; Blanco Tirado, Cristian; Combariza Montañez, Marianny Yajaira
En este trabajo de investigación se sintetizaron nanopartículas de magnetita (Fe3O4) recubiertas con una capa superficial de sílice (Fe3O4@SiO2), las cuales posteriormente fueron funcionalizadas a través de dos metodologías: por el acoplamiento de grupos aminopropiltrimetoxisilano, APTES (Fe3O4@SiO2@APTES), y con grupos hexadeciltrimetoxisilano, HDTMS (Fe3O4@SiO2@HDTMS). La caracterización de las nanopartículas funcionalizadas se realizó por microscopía electrónica de barrido (SEM), microscopía electrónica de transmisión (TEM), espectroscopía infrarroja (IR-ATR) y difracción de rayos X (DRX). Asimismo, se determinó tanto la estabilidad térmica de estos materiales por análisis termogravimétrico (TGA) como el aumento en su hidrofobicidad por medio del ángulo de contacto con el agua, y se encontró que las nanoestructuras funcionalizadas presentaron alta estabilidad térmica y propiedades hidrofóbicas mejoradas en comparación con el material de partida. Con base en estos resultados, se formularon dos nanofluidos, NF-Fe3O4@SiO2@APTES y NF-Fe3O4@SiO2@HDTMS, que se evaluaron como agentes de deshidratación de una emulsión natural de crudo pesado colombiano de tipo agua en aceite, y cuya eficiencia se determinó por pruebas convencionales de campo, microscopía óptica y análisis reológico. Los nanofluidos, además de disminuir la viscosidad de la emulsión tratada, lograron su deshidratación hasta en un 46%. Asimismo, se evidenció que la emulsión tratada, cuyo comportamiento reológico obedece a un fluido pseudoplástico, presentó menor cantidad y tamaño en las gotas de agua remanentes en comparación con la emulsión sin tratamiento. Con la generación de estos nanofluidos ferromagnéticos funcionalizados se espera impactar positivamente en las líneas de recobro, transporte y producción de hidrocarburos colombianos, específicamente en el área de la separación eficiente de emulsiones de crudos pesados.

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