Doctorado en Química

Permanent URI for this collection

https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/8948

Browse

Now showing 1 - 20 of 113

Acilación enantioselectiva y quimioselectiva de (R,S)-propranolol catalizada por lipasa B de Candida antarctica: Un enfoque teórico y experimental
(Universidad Industrial de Santander, 2015) Escorcia Cabrera, Andrés Mauricio; Doerr, Markus Hans Oliver; Daza Espinosa, Martha Cecilia; Restrepo Cossio, Albeiro Alonso; Cárdenas Carvajal, Constanza; López Giraldo, Luis Javier; Blanco Tirado, Cristian; Cabrera Muñoz, Zaida Tamara
En esta tesis se realizó un estudio experimental y computacional de la acetilación de (R,S)-propranolol catalizada por lipasa B de Candida antarctica (CalB) en tolueno. Experimentalmente se encontró que CalB exhibe una enantioselectividad moderada (E = 61-63) y una quimioselectividad exclusiva que favorece la formación más rápida del R-O-acetil-propranolol, el cual se obtuvo con una pureza enantiomérica del 95-96 % a un grado de conversión del 21-33 %. Esta reacción involucra dos pasos. El primero (acilación) conduce a la formación de una acil-enzima reactiva. La quimio- y enantioselectividad se origina en el segundo (desacilación), cuando la acil-enzima transfiere el grupo acilo al propranolol. Ambos pasos ocurren vía la formación de un complejo enzima-sustrato no covalente inicial (complejo de Michaelis; CMC) y un intermediario tetraédrico (IT). La parte computacional de esta tesis se enfocó en la reacción de desacilación. Se modelaron los CMCs e ITs utilizando simulaciones combinadas de acoplamiento y dinámica molecular (DM). Adicionalmente, se calcularon los perfiles de reacción para la transformación de R- y S-propranolol utilizando un enfoque de mecánica cuántica/mecánica molecular (MC/MM). Únicamente se identificaron CMCs reactivos en los que el grupo hidroxilo del R- y S-propranolol se encuentra disponible para ser acilado por CalB. Se encontró además que la barrera de energía para la transformación de R-propranolol es 4.5 kcal/mol más baja que la del S-propranolol. También se identificaron las interacciones enzima-sustrato que son responsables de la enantioselectividad. Por otro lado, en contraste con lo que se sugiere comúnmente para las reacciones catalizadas por lipasas, se encontró que el IT no es una buena representación de los estados de transición. En general, los resultados computacionales proveen una explicación para la quimio- y enantioselectividad, así como elementos guía para mejorar la síntesis enantioselectiva del propranolol mediante un rediseño racional de CalB o de las condiciones de reacción.
Actividad fotocatalitíca inducida con luz visible de porfirinas de co, cu, zn y h adsorbidas sobre tio2: generación de oh
(Universidad Industrial de Santander, 2009) Granados Oliveros, Gilma; Páez Mozo, Edgar Alberto; Martínez Ortega, Fernando
En este trabajo se estudió la actividad fotocatalítica inducida con luz visible de tetra(4- carboxifenil)porfirina de Co(II), Cu(II), Zn(II) y sin metal, adsorbidas en la superficie de TiO2 (TcPPM/TiO2) en solución acuosa y en presencia de O2. En estas condiciones, los aniones radicales superóxido (O2•-) son las especies principalmente generadas. Sin embargo, no son suficientemente oxidantes para realizar la degradación de la mayoría de contaminantes orgánicos recalcitrantes disueltos en agua, limitando la aplicabilidad de este tratamiento. Con el objeto de mantener la ventaja de la radiación visible, una cantidad de peróxido de hidrógeno se agregó a la suspensión generando especies más reactivas que O2•-, como los radicales hidroxilo (•OH). En estas condiciones, se logró la degradación de la atrazina que es un contaminante común de aguas y suelos. El rol de las especies formadas se evidenció mediante reacciones prueba. La formación de O2•- se evidenció mediante la degradación de luminol y la formación de •OH se evidenció mediante la oxidación de tereftalato de sodio. Desde el punto de vista ecológico, la formación de oxidantes poderosos como •OH con luz visible es de gran interés y surge como una alternativa en el tratamiento de aguas residuales contaminadas. Adicionalmente, se examinó la influencia del centro metálico en la fotoactividad de TcPPM/TiO2. Puesto que el metal perturba la nube electrónica- de las porfirinas, la fotoactividad se interpretó en términos de la energía del orbital LUMO (determinado por cálculos cuánticos, B3LYP/LANL2DZ) y del tiempo de vida media del estado excitado del sensibilizador (tomado de reportes de la literatura). Las tendencias obtenidas muestran que el factor energético es el más importante, lo cual puede contribuir en el diseño de nuevos fotosensibilizadores con mayores eficiencias fotocatalíticas.
Actividad fotocatalitíca inducida con luz visible de porfirinas de Co, Cu, Zn y H adsorbidas sobre TiO2: Generación de •OH
(Universidad Industrial de Santander, 2009) Granados Oliveros, Gilma; Páez Mozo, Édgar Alberto; Martínez Ortega, Fernando; Aya Ramírez, Orlando; Mejía Ospino, Enrique; Peón Peralta, Jorge; Erra-Balsells, Rosa
En este trabajo se estudió la actividad fotocatalítica inducida con luz visible de tetra(4- carboxifenil)porfirina de Co(II), Cu(II), Zn(II) y sin metal, adsorbidas en la superficie de TiO2 (TcPPM/TiO2) en solución acuosa y en presencia de O2. En estas condiciones, los aniones radicales superóxido (O2•-) son las especies principalmente generadas. Sin embargo, no son suficientemente oxidantes para realizar la degradación de la mayoría de contaminantes orgánicos recalcitrantes disueltos en agua, limitando la aplicabilidad de este tratamiento. Con el objeto de mantener la ventaja de la radiación visible, una cantidad de peróxido de hidrógeno se agregó a la suspensión generando especies más reactivas que O2•-, como los radicales hidroxilo (•OH). En estas condiciones, se logró la degradación de la atrazina que es un contaminante común de aguas y suelos. El rol de las especies formadas se evidenció mediante reacciones prueba. La formación de O2•- se evidenció mediante la degradación de luminol y la formación de •OH se evidenció mediante la oxidación de tereftalato de sodio. Desde el punto de vista ecológico, la formación de oxidantes poderosos como •OH con luz visible es de gran interés y surge como una alternativa en el tratamiento de aguas residuales contaminadas. Adicionalmente, se examinó la influencia del centro metálico en la fotoactividad de TcPPM/TiO2. Puesto que el metal perturba la nube electrónica- de las porfirinas, la fotoactividad se interpretó en términos de la energía del orbital LUMO (determinado por cálculos cuánticos, B3LYP/LANL2DZ) y del tiempo de vida media del estado excitado del sensibilizador (tomado de reportes de la literatura). Las tendencias obtenidas muestran que el factor energético es el más importante, lo cual puede contribuir en el diseño de nuevos fotosensibilizadores con mayores eficiencias fotocatalíticas.
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.
Catalizadores de craqueo catalítico fluidizado a partir de zeolitas faujasita sintetizadas in situ sobre matrices tipo arcilla
(Universidad Industrial de Santander, 2022-03-31) Padilla Reyes, Jessyka María; Poveda Jaramillo, Juan Carlos; Guzmán Monsalve, Alexander; Molina Velasco, Daniel Ricardo; Trujillo, Carlos Alexander; Mesa Cadavid, Mónica; Villa Holguín, Aída Luz; Blanco Tirado, Cristian; Baldovino Medrano, Víctor Gabriel
Para producir una matriz para la cristalización in situ de la zeolita Y se estudió un caolín comercial tratado químicamente con una solución de NaOH y transformado térmicamente desde 750 °C hasta 1100 °C. El caolín calcinado a 1000 °C contiene sílice amorfa que puede ser extraída con una solución cáustica, lo cual aumenta el área superficial BET más de 16 veces y genera mesoporos con diámetros de ~ 5 nm. Estos cambios estructurales en los caolines tratados y calcinados se combinaron para preparar microesferas de matriz mesoporosa, en la cual crecieron cristales de zeolita Y bien dispersados. Se sintetizaron zeolitas NaY y Na[B]Y in situ sobre matrices microesféricas de caolín para obtener catalizadores FCC. Se investigó el efecto del pretratamiento alcalino de la matriz sobre la cristalización in situ de zeolitas y propiedades de la partícula zeolita/matríz. Las muestras se caracterizaron por técnicas analíticas, tales como: SEM, TEM, adsorción de argón, DRX, TPD- NH3. Se observó un aumento en el área superficial y mesoporosidad del catalizador tratado con álcali, ya sea sintetizado con la presencia o no de boro en la mezcla de reacción. Los análisis de TPD- NH3 mostraron un aumento en la cantidad y fuerza de la acidez en las zeolitas cristalizadas sobre las matrices pre-tratadas e intercambiadas con iones de lantano. El test de actividad se llevó a acabo en una unidad de microactividad de lecho fijo a 300 °C y atmósfera inerte, usando como molécula modelo el 1,3,5-triisopropilbenceno (TIPB). Se encontró que la conversión de TIPB fue mayor al 85 % para todas las muestras y la distribución de productos se relaciona con cambios en la formulación del catalizador.
Composición molecular promedio de crudos colombianos y sus fondos de vacío y asfáltenos y su aplicación en el desarrollo de un modelo para optimizar una unidad de desasfaltado
(Universidad Industrial de Santander, 2008) Molina Velasco, Daniel Ricardo; Murgich, Juan; Martínez Morales, Jairo René; Guzmán, Alexander
Para proponer un modelo de refinación del proceso DEMEX, y comprender la refinación de las fracciones pesadas del petróleo, se propuso el estudio a partir de la composición molecular promedio por RMN1H y las condiciones de proceso (presión, solventes, temperatura y cargas variables en composición química). Se trabajó con crudos colombianos de amplia variabilidad en composición (parafínicos, intermedio, nafténico hasta aromático-pesado y un crudo mezcla), con sus Fondos de Vacío-FV y con los asfaltenos del crudo más pesado, Se desarrolló un método rápido para predecir propiedades físico-químicas y rendimientos de fracciones de crudos y composición SARA de los fondos de vacío a partir del espectro de RMN. Los modelos fueron obtenidos por correlaciones PLS con R2> 0,95 y CV-q2 entre 0,74 y 0,99. Mediante un Diseño Experimental se demostró cómo las condiciones del proceso DEMEX, junto con el tipo de solvente, afectan el fraccionamiento de los asfaltenos del crudo Castilla y la calidad y cantidad de ellos precipitados. Se propuso una nueva metodología para generar parámetros moleculares promedio de la parte aromática que matemáticamente cumplen requisitos asociados a la estructura química global ya que, por aplicación de la literatura, se concluye que la parte aromática de los asfaltenos Castilla es policondensada, es decir, tipo continental. Pero se demostró por las reacciones de ellos sometidos a oxidación catalizada por iones rutenio Œ RICO con esterificaciones de los ácidos generados por las ramificaciones alifáticas, que no existen y que deben ser tipo archipiélago. Para corregir lo anterior, y generar información cuantitativa de los principales grupos funcionales, se escribió un Algoritmo Genético para ajustar los datos de las cantidades de los fragmentos aromáticos y alifáticos a la información de RMN y análisis elemental.
Construcción efectiva de nuevas moléculas quinolínicas y benzofuranícas vía reacciones de cicloadicion (4+2) y (3+2) a partir de materias primas renovables
(Universidad Industrial de Santander, 2010) Romero Bohórquez, Arnold Rafael; Kouznetsov, Vladimir Valentinovich
Los compuestos heterocíclicos siempre han demostrado promisorias propiedades como biomoléculas. Dentro de la mayoría de metodologías sintéticas utilizadas para la construcción de sistemas heterocíclicos sobresalen las reacciones de cicloadición [4+2] y [3+2], poderosas herramientas sintéticas gracias a su gran versatilidad y elevada estereoselectividad. Teniendo en mente la necesidad de combatir las enfermedades que aquejan a la humanidad, ha habido un progreso significativo en el desarrollo de estrategias para sintetizar nuevos agentes terapéuticos. Continuando con la investigación del Laboratorio de Química Orgánica y Biomolécular dirigida al desarrollo nuevos compuestos que sean modelos atractivos en la búsqueda de sustancias bioactivas y la implemententación de nuevas metodologías acordes a la química sostenible, en el desarrollo de esta investigación se veló por reducir el impacto ambiental de los procesos de síntesis y purifi por ejemplo, estrategias de síntesis que disminuyeron el número de pasos sintéticos de acuerdo con la economía atómica (condensación multicomponente); en lo posible se utilizó condiciones catalíticas; se intentó siempre maximizar la eficiencia energética ejecutando las reacciones a temperatura y presión ambiente; también se implementó el uso de medios y condiciones de reacción seguras (CO2 en condiciones supercríticas y medios de reacción como el PEG-400) y gracias a la diversidad de la flora colombiana, en este trabajo se contó con precursores considerados materias primas renovables, como el trans-anetol e isoeugenol, productos naturales fenólicos (extraídos de los aceites esenciales o extractos de fuentes vegetales). En resumen, esta investigación doctoral se orientó nuevos compuestos tetrahidroquinolínicos y dihidrobenzo[b]furanos) de sencillez estructural con alto potencial farmacológico usando metodologías acordes con la química sostenible, buscando hacer un modesto aporte al desarrollo de la química medicina colombiana en la etapa de descubrimiento de nuevas entidades farmacológicas con actividad biológica potencial.
Construcción efectiva de nuevas moléculas quinolínicas y benzofuranícas vía reacciones de cicloadicion [4+2] y [3+2] a partir de materias primas renovables
(Universidad Industrial de Santander, 2010) Romero Bohórquez, Arnold Rafael; Kouznetsov, Vladimir Valentinovich; Jaramillo Gómez, Luz Marina; Sierra Ávila, César Augusto; Quiñones Fletcher, Winston; Urbina González, Juan Manuel
Los compuestos heterocíclicos siempre han demostrado promisorias propiedades como biomoléculas. Dentro de la mayoría de metodologías sintéticas utilizadas para la construcción de sistemas heterocíclicos sobresalen las reacciones de cicloadición [4+2] y [3+2], poderosas herramientas sintéticas gracias a su gran versatilidad y elevada estereoselectividad. Teniendo en mente la necesidad de combatir las enfermedades que aquejan a la humanidad, ha habido un progreso significativo en el desarrollo de estrategias para sintetizar nuevos agentes terapéuticos. Continuando con la investigación del Laboratorio de Química Orgánica y Biomolécular dirigida al desarrollo nuevos compuestos que sean modelos atractivos en la búsqueda de sustancias bioactivas y la implemententación de nuevas metodologías acordes a la química sostenible, en el desarrollo de esta investigación se veló por reducir el impacto ambiental de los procesos de síntesis y purificación, siendo firmes a los principios de la “química verde”. Se utilizaron por ejemplo, estrategias de síntesis que disminuyeron el número de pasos sintéticos de acuerdo con la economía atómica (condensación multicomponente); en lo posible se utilizó condiciones catalíticas; se intentó siempre maximizar la eficiencia energética ejecutando las reacciones a temperatura y presión ambiente; también se implementó el uso de medios y condiciones de reacción seguras (CO2 en condiciones supercríticas y medios de reacción como el PEG-400) y gracias a la diversidad de la flora colombiana, en este trabajo se contó con precursores considerados materias primas renovables, como el trans-anetol e isoeugenol, productos naturales fenólicos (extraídos de los aceites esenciales o extractos de fuentes vegetales). En resumen, esta investigación doctoral se orientó hacia la obtención de “modelos” (nuevos compuestos tetrahidroquinolínicos y dihidrobenzo[b]furanos) de sencillez estructural con alto potencial farmacológico usando metodologías acordes con la química sostenible, buscando hacer un modesto aporte al desarrollo de la química medicina colombiana en la etapa de descubrimiento de nuevas entidades farmacológicas con actividad biológica potencial.
Desarrollo de biocompositos basados en poliuretano, fibras naturales y líquidos iónicos como materiales sostenibles para aplicaciones industriales
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Fernández Rojas, Marisol; Carreño Diaz, Luz Ángela; Oliveira Einloft, Sandra Mara
El desarrollo de nuevos materiales utilizando materia prima proveniente de fuentes renovables y más amigables con el medio ambiente, es de gran importancia para el desarrollo sostenible preservando el medio ambiente. En el presente trabajo de investigación se estudiaron dos tipos de biocompositos basados en poliuretano, el cual fue sintetizado a partir de aceite de ricino, una fuente renovable. Por una parte, se obtuvieron biocompositos de poliuretano reforzados con fibras naturales de fique y yute modificadas por medio de tratamientos químicos, lo cual mejoró la adhesión fibra-polímero y las propiedades mecánicas del poliuretano. Por otro lado, se soportaron líquidos iónicos en espumas macroporosas de poliuretano y se evaluó tanto la capacidad de captura de CO2 como la selectividad por el CO2 cuando se usa una mezcla CO2/CH4, se encontró que a mayor cantidad de líquido iónico menor capacidad de captura, pero mayor selectividad. Los materiales obtenidos fueron caracterizados por: espectroscopia infrarroja (FT-IR), resonancia magnética nuclear (RMN), difracción de rayos X (DRX), espectrometría de masas (MS), microscopia electrónica de barrido (SEM), microscopia de fuerza atómica (AFM), espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS), análisis termogravimétrico (TGA) y calorimetría diferencial de barrido (DSC). Para los biocompositos a base de PU y fibras naturales, además se realizaron ensayos de tracción, análisis dinámicomecánico (DMA), ángulo de contacto, absorción de humedad y degradación ambiental. En el caso de los biocompositos a base de PU y líquidos iónicos, se utilizó un sistema de sorción de doble celda para los ensayos de captura de CO2 y de selectividad en mezclas CO2/CH4, en los cuales la composición de la mezcla se determinó por cromatografía de gases.
Desarrollo de biocompositos basados en poliuretano, fibras naturales y líquidos iónicos como materiales sostenibles para aplicaciones industriales
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Fernández Rojas, Marisol; Carreño Díaz, Luz Ángela; Oliveira Einloft, Sandra Mara; Jaramillo Isaza, Franklin; Sierra Ávila, César Augusto; Combariza Montañez, Marianny Yajaira; Ramírez Caballero, Gustavo Emilio; Manrique Gallardo, Milton
El desarrollo de nuevos materiales utilizando materia prima proveniente de fuentes renovables y más amigables con el medio ambiente, es de gran importancia para el desarrollo sostenible preservando el medio ambiente. En el presente trabajo de investigación se estudiaron dos tipos de biocompositos basados en poliuretano, el cual fue sintetizado a partir de aceite de ricino, una fuente renovable. Por una parte, se obtuvieron biocompositos de poliuretano reforzados con fibras naturales de fique y yute modificadas por medio de tratamientos químicos, lo cual mejoró la adhesión fibra-polímero y las propiedades mecánicas del poliuretano. Por otro lado, se soportaron líquidos iónicos en espumas macroporosas de poliuretano y se evaluó tanto la capacidad de captura de CO2 como la selectividad por el CO2 cuando se usa una mezcla CO2/CH4, se encontró que a mayor cantidad de líquido iónico menor capacidad de captura, pero mayor selectividad. Los materiales obtenidos fueron caracterizados por: espectroscopia infrarroja (FT-IR), resonancia magnética nuclear (RMN), difracción de rayos X (DRX), espectrometría de masas (MS), microscopia electrónica de barrido (SEM), microscopia de fuerza atómica (AFM), espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS), análisis termogravimétrico (TGA) y calorimetría diferencial de barrido (DSC). Para los biocompositos a base de PU y fibras naturales, además se realizaron ensayos de tracción, análisis dinámico-mecánico (DMA), ángulo de contacto, absorción de humedad y degradación ambiental. En el caso de los biocompositos a base de PU y líquidos iónicos, se utilizó un sistema de sorción de doble celda para los ensayos de captura de CO2 y de selectividad en mezclas CO2/CH4, en los cuales la composición de la mezcla se determinó por cromatografía de gases.
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 métodos cromatográficos para la determinación de compuestos carbonílicos (aldehídos y cetonas) y ácidos carboxílicos en fase gaseosa
(Universidad Industrial de Santander, 2006) Mora Martínez, Amanda Lucia; Stashenko, Elena E.
Desarrollo de métodos cromatográficos para la determinación de compuestos carbonílicos (aldehídos y cetonas) y ácidos carboxílicos en muestras de aire
(Universidad Industrial de Santander, 2006) Mora Martínez, Amanda Lucía; Stashenko, Elena E.; Olivero Verbel, Jesús Tadeo; Páez Melo, Martha Isabel; Palma Rodríguez, Alirio
Dentro de la gran gama de compuestos orgánicos volátiles (VOC´s) que contaminan el aire, figuran las sustancias carbonílicas (aldehídos y cetonas) y carboxílicas (ácidos carboxílicos), las que aún en concentraciones muy bajas, a nivel de trazas, representan un peligro para los seres vivos y el ecosistema en general. Estas sustancias pueden ser dispersados al aire desde fuentes primarias antropogénicas y biogénicas, o ser originados en la atmósfera como consecuencia de las diferentes reacciones fotoquímicas, que sufren los contaminantes hidrocarbonados (McClenny W. et. al., 2001). En este trabajo se desarrollaron metodologías cromatográficas específicas, para el análisis de ácidos carboxílicos (C2-C6, benzoico) y aldehídos (C2-C10) de bajo peso molecular en diferentes matrices gaseosas y acuosas, tales como: aire, gas de escape de automotores, aire de exhalación, aguas lluvia, orina, vino y aceites comestibles. Para los ácidos carboxílicos, el método se basa en su reacción con bromuro de pentaflúorbecilo (PFBBr) en medio acuoso, seguida por la separación y la identificación de los ésteres fluorados resultantes, mediante la combinación de la microextracción en fase sólida en modo headspace (HS-SPME, por su abreviatura en inglés) y la cromatografía de gases con detector de captura de electrones (GC/ECD, por su abreviatura en inglés). Los límites de detección alcanzados con esta metodología, se encuentran en el orden de ppbv (partes por billón por volumen). La metodología analítica para los aldehídos se basa en la combinación de la HS-SPME con la derivatización simultánea de los analitos sobre la fibra, por reacción con pentaflúorfenilhidracina (PFPH). El reactivo derivatizante se deposita previamente sobre la fibra de SPME, que posteriormente se expone a la fase vapor sobre una matriz líquida o directamente a la matriz gaseosa. Las hidrazonas fluoradas formadas sobre la fibra, se analizan selectivamente mediante GC/ECD, en el orden de los pptv (partes por trillón por volumen).
Desarrollo de nuevos péptidos sintéticos nanoestructurados con potencial actividad bactericida frente a pseudomonas Aeruginosa staphylococcus aureus resistente a meticilina y Escherichia coli o157:h7
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Cruz Laiton, Jenniffer; Ortiz López, Claudia Cristina; Guzmán Quimbayo, Fanny; Torres Sáez, Rodrigo Gonzalo
En este trabajo de investigación doctoral se diseñaron, sintetizaron y caracterizaron 18 nuevos péptidos con un amplio espectro de propiedades antibacterianas, utilizando la estrategia F-moc en bolsas de té. Los péptidos antimicrobianos (PAMs) se caracterizaron mediante espectrometría de masas Maldi-TOF y espectroscopía de dicroísmo circular (DC). Posteriormente, se determinó la actividad antibacteriana in vitro, frente cepas patógenas de Escherichia coli O157: H7 (E. coli O157: H7), Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) y Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM), utilizando el método de microdilución. Se demostró actividad bactericida para todos los PAMs frente al menos una de las cepas patógenas ensayadas. Los PAMs denominados GIBIM-P5S9K y GIBIM-P5F8W presentaron las mejores actividades antibacterianas, alcanzando una Concentración Mínima Inhibitoria (CMI99) en rangos de 0.5 a 25 µM, frente a las tres cepas. Posteriormente, el PAM GIBIM-P5S9K se encapsuló en nanopartículas (NPs) poliméricas de PLA y PLGA utilizando el método de doble emulsión difusión de solvente. Además, las NPs se caracterizaron mediante Microscopía Electrónica de Barrido (SEM), Dispersión de luz en Modo Dinámico (DLS), Potencial Zeta y Espectroscopía Infrarroja por Transformada de Fourier (FT-IR). Las NPs mostraron forma esférica y tamaño promedio comprendido entre 160 y 330 nm. Por otra parte, se evaluó el efecto antibacteriano de las NPs cargadas con GIBIM-P5S9K, mediante la determinación de la CMI99; se determinó un valor de 75 y 25 M frente a SARM y P. aeruginosa, respectivamente. La encapsulación en el biopolímero no potenció la actividad antibacteriana, pero disminuyó el efecto citotóxico cinco veces menos y aumentó la estabilidad del péptido contra la acción de proteasas cuando se expuso en presencia de suero humano. Finalmente, la actividad antibacteriana exhibida por los péptidos libres y encapsulados contra las cepas patógenas, nos permiten considerar las NPs como una alternativa nueva y potencial para el desarrollo de nuevos agentes antimicrobianos
Desarrollo de un biosensor óptico a partir de sistemas metálicos nanoestructurados para la detección in vitro de leishmaniasis
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Prada Vargas, Yuly Andrea; Mejía Ospino, Enrique; Castillo León, John Jairo; Cabanzo Hernández, Rafael; Guzmán Quimbayo, Fanny; Montagut Ferizzola, Yeison Javier; Méndez S., Stelia Carolina; Combariza Montañez, Marianny Yajaira; Ríos Angarita, Fabián Alirio
Estudios recientes han demostrado que la nanoestructura de oro de tamaño subnanométrico (0,5-2 nm) exhibe propiedades fotoluminiscentes resultantes del confinamiento cuántico de electrones distribuidos en superficies. Estas propiedades son el resultado de finas agregaciones de átomos de oro protegidos con biomoléculas como proteínas, cadenas de ADN y péptidos ricos en residuos de cisteína. Curiosamente, diseñamos péptidos homólogos al dominio conservador de lectinas, que puede reconocer glicoconjugados de Leishmania. Los péptidos se sintetizaron mediante síntesis en fase sólida múltiple utilizando la metodología del grupo fmoc en medio ácido. Finalmente, el péptido se purificó mediante HPLC. La masa molecular de este péptido fue confirmada por MALDI-TOF y para verificar la estructura de la α-hélice usamos dicroísmo circular. En este trabajo, describimos un método de sonicación fácil y rápido para la síntesis de AuNC con 3.0 nm de tamaño hidrodinámico y fotoemisión a 635 nm utilizando el péptido sintético PepHLec2854 como plantilla. Las interacciones entre el péptido y los nanoclusters de oro se confirmaron mediante fotoemisión de rayos X y espectroscopía Raman. En particular, a partir de los espectros ultrafinos que se muestran en el análisis MALDI-TOF. Finalmente, evaluamos el AuNC@PepHLec2854 como un biosensor óptico basado en espectroscopia de fluorescencia y la señal de fluorescencia de sAP y PPG. Observamos el aumento de la fluorescencia en presencia de sAP proporcional a la concentración. Esto puede sugerir que existe una fuerte interacción entre sAP y AuNC@PephLec2854, por lo tanto, el aumento de la intensidad de la fluorescencia puede estar relacionado con el mecanismo de asociación que tiene lugar cuando la molécula diana es detectada por AuNC@PepHLec2854. Este estudio es el primer paso hacia la fabricación de un biosensor óptico basado en AuNC funcionalizados con péptidos sintéticos para detectar biomoléculas como la fosfatasa ácida y los proteofosfoglicanos que son secretados por los parásitos Leishmania.
Desarrollo de un biosensor óptico a partir de sistemas metálicos nanoestructurados para la detección in vitro de leishmaniasis
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Prada Vargas, Yuly Andrea; Mejía Ospino, Enrique; Castillo León, John Jairo; Cabanzo Hernández, Rafael
Estudios recientes han demostrado que la nanoestructura de oro de tamaño subnanométrico (0,52 nm) exhibe propiedades fotoluminiscentes resultantes del confinamiento cuántico de electrones distribuidos en superficies. Estas propiedades son el resultado de finas agregaciones de átomos de oro protegidos con biomoléculas como proteínas, cadenas de ADN y péptidos ricos en residuos de cisteína. Curiosamente, diseñamos péptidos homólogos al dominio conservador de lectinas, que puede reconocer glicoconjugados de Leishmania. Los péptidos se sintetizaron mediante síntesis en fase sólida múltiple utilizando la metodología del grupo fmoc en medio ácido. Finalmente, el péptido se purificó mediante HPLC. La masa molecular de este péptido fue confirmada por MALDITOF y para verificar la estructura hélice usamos dicroísmo circular. En este trabajo, describimos un método de sonicación fácil y rápido para la síntesis de AuNC con 3.0 nm de tamaño hidrodinámico y fotoemisión a 635 nm utilizando el péptido sintético PepHLec2854 como plantilla. Las interacciones entre el péptido y los nanoclusters de oro se confirmaron
Determinación de la evolución reológica de las fracciones pesadas del petróleo sometidas a envejecimiento in situ en un reo-reactor
(Universidad Industrial de Santander, 2008) Vargas Arenas, Xiomara Andrea; Afanasieva, Natalia Nikolaevna; Álvarez Cifuentes, Mario
El objetivo principal de este trabajo de investigación se fundamentó en relacionar cambiosestructurales de una fracción pesada del petróleo sometida a procesos termo-oxidativos in situ atemperaturas elevadas en un reo-reactor con cambios en sus propiedades viscoelásticas, paraobtener información acerca de la evolución de la estructura compleja de los asfaltos inducida por elenvejecimiento a partir del seguimiento de propiedades fáciles de determinar como las propiedadesviscoelásticas del material. Se propuso una nueva metodología de envejecimiento de asfaltos bajo agitación continua en un reoreactor mediante la cual fue posible hacer un seguimiento in situ del cambio de la viscosidad delasfalto a medida que se iba envejecimiento bajo condiciones controladas. Este proceso deenvejecimiento in situ en el reo-reactor permitió simular los procesos de mezclado en caliente delasfalto bajo condiciones controladas próximas a la realidad. La respuesta viscoelástica del asfalto inicial y envejecido pudo ser representada por primera vez en laventana de frecuencia experimental, por una ley de potencia cuyos valores decrecientes delexponente 'n' sugirieron el grado de envejecimiento alcanzado por el asfalto. Se demostró que lavariación de los valores de dicho exponente 'n' es un indicador de la evolución de la estructura delasfalto promovida por el envejecimiento y por el descenso de la temperatura que inducen un cambioen el comportamiento viscoelástico del asfalto. El nuevo modelo reológico representa el incrementode la conectividad entre las moléculas de asfalto termo-envejecido. Un punto de 'psedo-gel' y unexponente de relajación crítico 'n' análogo al observado en los polímeros mediante el denominadocriterio de Winter-Chambon, fueron observados por

Browse

Browsing Doctorado en Química by Title

Results Per Page

Sort Options