Maestría en Química

Permanent URI for this collection

https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/8951

Browse

Now showing 1 - 20 of 172

Identificación de marcadores metabólicos en la biodegradación de plásticos por hongos nativos del género Fusarium
(Universidad Industrial de Santander, 2025-02-17) Corrales Murillo, Silvia Juliana; Hidalgo Bucheli, William Fernando; Marchant Rojas, Sergio Andrés; Mendéz Sánchez, Stelia Carolina; Cano Calle, Hermínsul de Jesús
La acumulación de residuos plásticos, especialmente polietileno de baja densidad (LDPE), constituye una creciente preocupación ambiental debido a su persistencia y resistencia a la degradación. Los microorganismos, particularmente los hongos, han mostrado la capacidad de biodegradación de polímeros sintéticos, ofreciendo una alternativa prometedora para la gestión de los residuos plásticos. Sin embargo, los mecanismos subyacentes a la biodegradación del LPDE por hongos aún no se comprenden completamente. Este estudio investigó el potencial para biodegradar LDPE por dos cepas de hongos nativos del género Fusarium (FOCIC01 y FECIC02) con un enfoque metabolómico no dirigido a través de cromatografía de gases y cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas (GC-MS y LC-MS). La tasa de degradación de LDPE se evaluó mediante la pérdida de peso del material, FTIR, SEM de alta resolución, análisis de rugosidad y análisis metabolómico durante un periodo de incubación de 30 días. Los resultados mostraron que la cepa FOCIC01 degradó el material polimérico en un 4,73%, mientras que FECIC02 solo alcanzó un 0,30%, lo que indica una menor capacidad de biodegradación en comparación. El análisis por FTIR reveló cambios químicos en las bandas correspondientes al C-H y C=C, correspondiente a la despolimerización del LDPE, siendo los resultados con FOCIC01 los de mayor relevancia. Adicional, a través de un análisis de rugosidad fue posible observar cambios significativos en la superficie del LDPE tratado con FOCIC01. El análisis del metaboloma del hongo mostró variaciones significativas en rutas metabólicas clave, incluyendo el metabolismo central del carbono, la respuesta al estrés oxidativo y la biosíntesis de metabolitos secundarios. Se observaron cambios significativos en los metabolismos del almidón y sacarosa, glutatión, glioxilato y dicarboxilato, arginina y prolina, así como en la biosíntesis de arginina, alanina, aspartato y glutamato, fenilalanina, y la síntesis de fenilalanina, tirosina y triptófano. La dinámica metabólica de FOCIC01 durante el tratamiento con LDPE permitió identificar la estrategia del microorganismo para asimilar los productos de la degradación. Los resultados brindan una mejor comprensión de los mecanismos bioquímicos que permitieron a FOCIC01 degradar y metabolizar LDPE, destacándolo como un microorganismo de gran interés biotecnológico para mitigar el impacto negativo de la acumulación de residuos plásticos a nivel mundial.
Biocompuesto de matriz celulósica y puntos cuánticos de carbono para la detección de mercurio en efluentes acuosos
(Universidad Industrial de Santander, 2025-02-12) Rojas Palomino, Laura Andrea; Combariza Montañez, Marianny Yajaira; Martínez Bonilla, Carlos Andrés; Mejía Ospino, Enrique; Vargas Fiallo, Luz Yolanda
Este estudio explora la influencia de las técnicas de purificación en las propiedades ópticas, la química superficial y las capacidades de detección de mercurio de los puntos cuánticos de carbono (CQDs). Se evaluaron dos métodos de purificación, diálisis (CQDs-DL) y cromatografía en columna (CQDs-CC). Los resultados demuestran diferencias significativas en la estructura de la superficie, ya que los CQDs-DL presentan más grupos NH2, NH3 e imina, lo que conduce a un mayor apagado de la fluorescencia en presencia de mercurio que los CQDs-CC, que presentan principalmente grupos NH2. El sensor, fabricado a partir de CQDs, se evaluó en solución y en un biocompuesto. El comportamiento del sensor se evaluó primero en solución, comparando ambos métodos de purificación. Posteriormente, se probó su rendimiento en un biocompuesto de nanocelulosa bacteriana (CQDs/TOCN), revelando que CQDs-CC ofrece una respuesta de extinción más estable y lineal. Además, el análisis de muestras reales de fuentes de agua contaminadas con mercurio confirmó la eficacia del sensor, ya que ambos CQDs mostraron cambios de fluorescencia al interactuar con el mercurio. Estos resultados sugieren que, aunque la diálisis es un método de purificación común, puede no ser siempre óptimo, ya que la cromatografía en columna ofrece una purificación fina adecuada para aplicaciones específicas de detección medioambiental. Este trabajo pone de relieve el potencial de los sensores basados en CQD para la monitorización en tiempo real de la contaminación por metales pesados en fuentes de agua.
Diseño de matrices MALDI TE asistido por Inteligencia Artificial (IA) a partir de información teórico/experimental
(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-01) Padilla Jaramillo, Carlos Andrés; Blanco Tirado, Cristian; Combariza Montañez, Marianny Yajaira; Combariza Montañez, Aldo Fabrizzio; Díaz Sánchez, Luis Miguel; Mejía Ospino, Enrique; Doerr, Markus Hans Oliver
El desarrollo de matrices para la espectrometría de masas por desorción/ionización láser asistida por matriz (MALDI MS) ha dependido tradicionalmente de esfuerzos experimentales. Aquí, proponemos un modelo generativo de inteligencia artificial orientado a objetivos, impulsado por datos calculados de química computacional, para construir un espacio químico optimizado para procesos de Transferencia Electrónica (ET) en el análisis MALDI. Utilizamos un grupo de 30 matrices de ET reportadas, sometidas a enumeración estructural y predicción de propiedades moleculares mediante cálculos semiempíricos y ab initio, para establecer una base de datos integral que comprende diversos datos estructurales y de propiedades. Posteriormente, empleando un protocolo de enumeración estructural con 68 SMILES canónicos de fragmentos de Bemis-Murcko (BM), expandimos la complejidad estructural de la biblioteca inicial. Este proceso generó 82,753 compuestos organizados en 10 niveles de andamios, con un índice p50 de la curva de Recuperación de Sistemas Cíclicos (CSR) de andamios del 50%. De la biblioteca enumerada resultante, se seleccionó un subconjunto diverso de estructuras utilizando el método de agrupamiento de Jarvis-Patrick. Estas estructuras, junto con sus propiedades asociadas medidas a partir de datos de mecánica cuántica y experimentales, se utilizaron para entrenar un modelo de Aprendizaje Automático (ML) para predecir los valores de energía de ionización (Ei). Posteriormente, se entrenó una Red Neuronal de Puntuación (SNN), acoplada a nuestro modelo generativo orientado a objetivos utilizando Redes Neuronales Recurrentes (RNN) con arquitecturas de Aprendizaje Profundo (DL). El modelo generativo fue guiado utilizando una red previa dentro de un entorno de Aprendizaje por Refuerzo/Transferencia. El modelo generativo final de IA aprendió que las estructuras con alta insaturación, relaciones H/C inferiores a 1 y pesos moleculares entre 100 u y 300 u son favorables para las matrices ET MALDI, así como aquellas con pocos anillos aromáticos y cero anillos alifáticos. También se favorecieron otras características moleculares. La biblioteca generada por IA resultante exhibe valores de Ei superiores a 8.0 eV, similares a los de las matrices ET MALDI “buenas” reportadas, lo que indica un diseño exitoso con altos puntajes de accesibilidad de síntesis. En conclusión, nuestro modelo generativo proporcionó valiosas ideas sobre las características moleculares ideales para los compuestos ET MALDI, al tiempo que generó una amplia gama de moléculas estructuralmente diversas dentro de un espacio de propiedades moleculares similar. El siguiente paso crítico en este proceso es sintetizar una selección de estos compuestos generados para validación experimental y caracterización adicional.
Estudio por dinámica molecular de la separación de mezclas tolueno/agua por membranas de óxido de grafeno y derivados sustituidos con alquilaminas
(Universidad Industrial de Santander, 2024-10-29) Forero Pinto, Christian Julián; Mejía Ospino, Enrique; Muñoz Rugeles, Leonardo; Blanco Tirado, Cristian; Pérez Torres, Jhon Fredy
Las aguas residuales producidas por la industria petrolera contienen moléculas oleosas tóxicas y, para evitar la contaminación de las masas de agua, su tratamiento es realmente necesario. En este trabajo, se emplearon simulaciones de dinámica molecular para investigar el proceso de separación tolueno/agua de membranas de GO y GO@A. Se investigó la influencia de los parámetros estructurales (longitud de la cadena alquílica) y geométricos (tamaño de los poros, el desplazamiento interlaminar de los poros y el espacio interlaminar) de los modelos de membrana en la eficacia de la demulsificación. Los resultados indican que el aumento de la abertura de los poros y del espacio interlaminar de los modelos de membrana disminuye la eficacia de la filtración, pero el aumento del valor del desplazamiento interlaminar de los poros mejora la eficacia de la filtración. La segunda capa actúa como una barrera efectiva, favoreciendo el flujo de agua y tolueno a través de los canales interlaminares, promoviendo las interacciones molécula-membrana. Se calcularon los perfiles de energía potencial de interacción y se comprobó que las membranas interaccionan fuertemente con el tolueno. El aumento de la energía de interacción entre las membranas y el agua es evidencia de la separación efectiva de las fases de aceite y agua.
Análisis basado en metabolómica no dirigida como estrategia para identificar patrones químicos característicos en muestras de cacaos especiales
(Universidad Industrial de Santander, 2024-06-04) Bacca Villota, Paula Victoria; Hidalgo Bucheli, William Fernando; Cano Calle, Hermínsul de Jesús; Blanco Tirado, Cristian
Colombia es un destacado productor de cacao fino, según lo indica la Organización Internacional del Cacao. No obstante, la mayor parte de sus exportaciones corresponde al cacao de categoría ordinaria. Varios organismos nacionales se encuentran en proceso de desarrollar plataformas tecnológicas destinadas a permitir que los pequeños productores certifiquen la calidad de sus granos. El propósito fundamental de este estudio fue identificar marcadores químicos distintivos presentes en 36 muestras de granos de cacao originarias de cinco departamentos colombianos, y establecer su relación con las propiedades de calidad del cacao. Con este fin, se llevó a cabo un enfoque de metabolómica no dirigida utilizando UHPLC/HRMS, en combinación con análisis sensoriales y fisicoquímicos. A pesar de que las 36 muestras no presentaron diferencias significativas en cuanto a calidad sensorial, contenido de polifenoles y la relación entre teobromina/cafeína, el análisis estadístico multivariado permitió la diferenciación de las muestras en cuatro grupos distintos. Adicionalmente, se observó una agrupación similar de las muestras en los análisis físicos. Los metabolitos responsables de esta agrupación fueron investigados mediante análisis estadístico univariante y tentativamente identificados mediante la comparación de espectros de masas experimentales con los datos reportados en las bases de datos. En este sentido, se identificaron alcaloides, flavonoides, terpenoides, péptidos, quinolinas y compuestos de azufre como las principales clases de compuestos que permitieron diferenciar entre los grupos de muestras. Esto resalta la relevancia de los perfiles químicos como una huella característica significativa para futuras investigaciones en el control de calidad y la caracterización más precisa del cacao fino.
Síntesis y evaluación de las propiedades interficiales de N,N-Aquil-bis-(N-Metilaril)acilamidas, surfactantes tipo “Gemini” con potencial aplicación en recobro mejorado
(Universidad Industrial de Santander, 2024-02-27) Arenas Vargas, Mary Gerly; Romero Bohórquez, Arnold Rafael; Pinzón Joya, Julio Roberto; Mejía Ospino, Enrique
La inyección de surfactante se encuentra dentro del proceso de EOR químico, donde se logra un aumento del transporte de crudo a través de la garganta de poro, por medio de la reducción de la tensión interfacial entre el crudo y el fluido de desplazamiento. Tomando en cuenta los antecedentes expuestos alrededor de la importancia de generar surfactantes robustos, que resulten amigables con el medio ambiente, en el presente trabajo, se desarrollaron una serie estructuras tensoactivas tipo “Gemini” N,N-aquil-bis-(N-metilaril)acilamidas con el objetivo de evaluar sus las propiedades interfaciales. La síntesis de dichas moléculas se llevó a cabo a través de una aminación reductiva vía la formación de bases de Schiff empleando como precursores Benzaldehído, 4-hidroxibenzaldehido y etilendiamina, seguido de una condensación convencional con cuatro ácidos grasos. La caracterización de cada uno de los compuestos se hizo a través de las técnicas espectrométricas y espectrofotométricas disponibles. Se realizaron pruebas de tensión interfacial, superficial, así como una prueba cualitativa de emulsificación para una solución específica de los compuestos sintetizados. De igual manera, se determinó el ángulo de contacto entre la gota cautiva de crudo sobre la superficie de una roca embebida en la solución de los compuestos obtenidos. Se destacan los compuestos 3i y 3h, por mostrar mejores resultados en las pruebas realizadas.
Síntesis y aminofuncionalización de nanopartículas de SiO2 para la obtención de materiales híbridos NpSiO2@HPAM con potencial aplicación en EOR
(Universidad Industrial de Santander, 2024-02-27) Escobar Galvis, Silvia Nathalia; Romero Bohórquez, Arnold Rafael; Quintero Pérez, Henderson Iván; León Bermúdez, Adán Yiovani; Mejía Ospino, Enrique
En esta investigación se aborda la síntesis y aminofuncionalizacion de nanopartículas de SiO2 con el objetivo de obtener materiales híbridos NpSiO2@HPAM. Estos materiales híbridos combinan las propiedades de resistencia térmica y química de las nanopartículas de SiO2 con la viscoelasticidad de la poliacrilamida parcialmente hidrolizada (HPAM), lo que les confiere propiedades únicas y mejoradas para su aplicación en Recobro Mejorado del Petróleo (EOR). Las nanopartículas de SiO2 fueron sintetizadas por el método de Stöber para su posterior aminofuncionalizacion con APMS y AEAPS. La inserción de este grupo amino en la superficie de las nanopartículas facilita la interacción química con el carbono carboxílico del HPAM formando un enlace amida que da lugar a la formación del material híbrido NpSiO2@HPAM. Los productos obtenidos en cada etapa de síntesis se analizaron y caracterizaron por las técnicas instrumentales disponibles, FT-IR, DLS, Pζ, DRX, TGA, DSC y XPS que permitieron comprobar la formación de los productos esperados mediante la identificación de los grupos funcionales característicos por FT-IR (1605 cm-1: N-H, 1082-1091 cm-1: Si-O-Si) y XPS (401,51 eV: NH-C=O) que evidencian la formación del enlace amida entre las nanopartículas de SiO2 aminofuncionalizadas y los polímeros HPAM. Adicionalmente se evaluó el comportamiento reológico de los nanohíbridos y se encontró que hay una retención de la viscosidad y mayor tolerancia a salinidad y temperatura en comparación con los polímeros HPAM. Por último, se realizó una prueba de la interacción roca-fluido del nanohíbrido NH6035-AEAPS con el fin de determinar su aplicabilidad en inyección de polímeros para EOR. La prueba de desplazamiento con el nanohíbrido NH6035-AEAPS mostró una recuperación de aceite del 52% adicional a la inyección de agua.
Síntesis y caracterización de derivados aminados de óxido de grafeno y su evaluación sobre las propiedades interfaciales en sistemas aceite-agua
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Romero Jaimes, Cindy Julieth; Mejía Ospino, Enrique; Cabanzo Hernández, Rafael
La inundación química es una alternativa empleada en los últimos años para mejorar la producción de petróleo en yacimientos maduros, consiste en la adicción de sustancias químicas al fluido de inyección con el fin desplazar mayores cantidades de petróleo dentro de los yacimientos. En la presente investigación se sintetizó materiales de óxido de grafeno funcionalizados con moléculas como: diaminas y aminoácidos, con el objetivo de evaluar su comportamiento en interfaces agua/aceite y agua/aceite/superficie. La síntesis del Óxido de Grafeno (GO) se realizó mediante el méto realizó empleando las metodologías reportadas por Bourlinos et al, Tuan Nguyen et al y Shadpour Mallakpour et al. Los materiales obtenidos se analizaron por las técnicas FTIR, Raman, DRX, XPS y TGA, posteriormente, se evaluó el efecto de la concentración de los nanofluidos sobre la tensión interfacial, se determinó el ángulo de contacto de superficie Berea que estuvieron en contacto con los nanofluidos y se estudió la formación de emulsiones crudo/nanofluidos con y sin presencia de salmuera. Mediante las técnicas de caracterización se identificó los grupos funcionales característicos del GO y la funcionalización de los compuestos aminados al GO, en donde se encontró que presentaron interacciones covalentes e iónicas. Los resultados más prometedores de la investigación se encontraron con los nanomateriales de GOaminoácidos, los cuales redujeron la IFT entre un 58,862,5 % en referencia al agua, y entre un 4550% con respecto al GO, mantienen las características hidrofílicas de las superficies tipo arenisca, y sus emulsiones presentaron una estabilidad del 100 % después de 15 minutos de formadas y en ausencia salmuera. Estos nanomateriales mostraron ser prometedores para ensayos más especializados de recobro mejorado debido a su capacidad para formar emulsiones del tipo O/W, ser reductores en la tensión interfacial y su mejor estabilidad térmica
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, Enrique
El 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.
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 Carolina
Investigaciones 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.
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.
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.
Diseño, síntesis y evaluación de la actividad anticancerígena de nuevos híbridos moleculares conjugados y fusionados de la quinolina y las unidades farmacoforicas estirilo-chalcona y piran-2-ona
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Ardila Rodríguez, Diana Marcela; Palma Rodriguez, Alirio; Acosta Quintero, Lina Maria
El diseño y desarrollo de nuevos candidatos a medicamentos es un de los objetivos principales de estudio de la química medicinal. Una de las estrategias de diseño racional empleada con frecuencia por los químicos orgánicos para la síntesis de esta clase de compuestos es la hibridación molecular, que se basa en la conjunción de dos o más fragmentos farmacofóricos de diferentes sustancias bioactivas en una única entidad estructural más compleja, de lo cual resulta un nuevo sistema híbrido molecular que puede presentar propiedades biológicas similares o mejoradas a las de sus fragmentos progenitores. Uno de los núcleos empleados con frecuencia como plantilla molecular para la síntesis de nuevos híbridos moleculares con potencial biológico es el de la quinolina. El núcleo de la quinolina es una estructura heterocíclica importante que se encuentra en diversos productos tanto naturales como sintéticos, considerado como uno de los andamios moleculares empleados con mayor frecuencia en el descubrimiento de nuevos fármacos. Se ha demostrado que la conjugación del núcleo de la quinolina con otros fragmentos farmacofóricos como el estirilo y chalcona, o una fusión con el pirano, ejercen un efecto sinérgico positivo sobre la actividad biológica, lo cual motiva al diseño de metodologías sintéticas que permitan el acceso a compuestos con estos motivos estructurales. En el LSO se diseñó e implemento con éxito una ruta de síntesis propia para preparar nuevos híbridos moleculares de los tipos chalcona-estirilquinolina, chalcona-estirildihidroacridinona y pirano-quinolina. Las estructuras de todas las sustancias sintetizadas fueron elucidadas por espectroscopia de infrarrojo, espectrometría de masas de alta resolución y resonancia magnética nuclear 1H y 13C, así como el análisis bidimensional COSY, HMBC, HSQC Y NOESY.
Síntesis de híbridos de la combretastatina a4 con los núcleos cromeno-quinolina y dihidroquinazolinona a través de reacciones imino diels-alder y ciclo condensación multicomponente como potenciales agentes antivirales
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Peñaranda Gómez, Angelica Del Pilar; Kouznetsov, Vladimir Valentinovich; Puerto Galvis, Carlos Eduardo
Este proyecto de investigación fue enfocado en explorar la reacción imino Diels-Alder en su versión intramolecular como estrategia para la síntesis de nuevos compuestos heterocíclicos, demostrando que esta reacción es una herramienta poderosa y eficiente para la construcción de moléculas policíclicas. Para este fin, el trabajo experimental fue dividido en etapas donde la primera fue subdivida en dos partes fundamentales :1) preparación de los intermediarios 2-(cinamiloxi)-benzaldehídos por medio de una reacción O-alquilación; 2) el estudio de las condiciones de reacción imino Diels-Alder vía intramolecular para la síntesis de las cromeno[4,3-b]quinolinas. En una segunda etapa, se implementó el enfoque de reacción multicomponente (RMC) como estrategia de síntesis para la preparación de compuestos bioactivos con mayor diversidad estructural de manera rápida y eficiente aplicando el concepto de economía atómica, realizando la evaluación de las condiciones de la reacción para acceder a la formación de las respectivas 2,3-dihidroquinazolin-4(1H)-onas. Resaltando el potencial biológico de los sistemas N,O-heterocíclicos preparados, se finalizó este trabajo de investigación realizando la evaluación biológica de las moléculas preparadas en colaboración con el grupo de investigación dermatológica de la Universidad de Antioquia, determinando preliminarmente la actividad antiviral de algunos derivados y permitiendo determinar su potencial aplicación en estudios superiores hacia dianas biológicas especificas contribuyendo al desarrollo de agentes antivirales.
Estudio por técnicas cromatográficas y de espectrometría de masas de los metabolitos secundarios de pogostemon cablin benth (fam. lamiacea) en función de diferentes métodos de extracción
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Oliveros, Cristian Andrés; Stashenko, Elena E.; Martínez Morales, Jairo René
En este trabajo de investigación, se aislaron los metabolitos secundarios volátiles y no volátiles de la especie vegetal Pogostemon cablin, usando diferentes técnicas de extracción, a saber: hidrodestilación asistida por la radiación de microondas, destilación por arrastre con vapor, extracción con solvente asistida por ultrasonido y dispersión de la matriz en fase sólida. Los aceites esenciales y los extractos se estudiaron por técnicas de Cromatografía y Espectrometría de Masas, i.e., GC-FID, GC-MS, GCxGC-HRTOF-MS y UHPLC-ESI+-HRMS-Orbitrap. Las herramientas usadas para la identificación de los metabolitos secundarios fueron los datos espectrales experimentales (espectros de masas de baja y alta resolución, los índices de retención lineales obtenidos en columnas cromatográficas con fases estacionarias apolar y polar), el establecimiento de la fórmula elemental de los iones-producto, ion molecular, molécula protonada [M+H]+, la medición de las masas exactas y la relación isotópica, y, el estudio de los patrones de fragmentación de terpenoides y flavonoides. Los resultados obtenidos mostraron que la variación del rendimiento y la composición química del aceite esencial y del extracto etanólico de P. cablin, dependió de varios parámetros estudiados, según la técnica de extracción utilizada. El alto contenido de pachulol en los aceites esenciales reveló un producto de alta calidad y valor comercial. El presente trabajo es un aporte con conocimiento científico, al estudio de la viabilidad del cultivo agroindustrial de pachulí en el país y la obtención de sus productos de valor agregado.
Caracterización de la acidez de zeolita tipo y modificada por tratamiento hidrotérmico y químico
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Martinez Villabona, Oscar Javier; Poveda Jaramillo, Juan Carlos; Molina Velasco, Daniel Ricardo; Guzmán Monsalve, Alexander
Las zeolitas son los catalizadores más utilizados en la industria porque sus propiedades ácidas y fisicoquímicas pueden modificarse al cambiar la composición química. En este trabajo se estudió el efecto del tratamiento hidrotérmico que generó especies de aluminio extra-red (EFAl) y el tratamiento químico que consistió en la adición de EDTA en solución acuosa, funcionando como agente selectivo para la extracción de EFAl. Las propiedades estructurales fueron estudiadas por 29Si MAS NMR que proporciona la distribución de los átomos de silicio que se encuentran en la estructura, evidenciando cinco entornos distintos Si(SinAl) (donde n =0-4). Que permitieron calcular la relación SiO2/Al2O3 estructural, demostrar que la desaluminación aumentaba la señal del 29Si amorfo y que la cristalinidad disminuye al atenuarse el ancho medio de Si(Si3Al). La coordinación del aluminio (IV, V y VI) fue investigada por 27Al MAS NMR y 27Al 3Q-MAS que permitió la caracterización del corrimiento químico isotrópico de las especies en la estructura y EFAl. La acidez de Brönsted y Lewis fue cuantificada por 1H MAS NMR en muestras deshidratadas y se halló que la concentración de los protones ácidos estuvo entre 1-3 mmol/g de zeolita. Las moléculas sonda permiten la caracterización de los sitios ácidos de Lewis y Brönsted, accesibles a sustratos mediante la adsorción de Trimetilfosfina (TMP) y óxido de trifenilfosfina (TPPO), y se utilizan para cuantificar la acidez total y superficial de las zeolitas respectivamente. El espectro de 31P MAS NMR de la TMP adsorbida en la zeolita estableció los sitios ácidos de Brönsted a -4,8 ppm, de concentración aproximada entre 0,27-0,92 mmol/g de zeolita y fue asignado al catión fosfonio [(CH3)3P-H]+. El corrimiento químico del 31P en los sitios ácidos de Lewis en las zeolitas-HY se asignó a 26,6 ppm con una concentración promedio de 0,2 mmol/g de zeolita.
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.
Descriptores de reactividad química y predicción de mutagenicidad de acrilatos: análisis quimiotopológico
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Escorcia Cabrera, Ana Julieth; Daza Espinosa, Martha Cecilia; Rincon Daza, David Alejandro
Los acrilatos son compuestos carbonílicos α,β-insaturados que se emplean en la formulación de materiales poliméricos con aplicaciones médicas, dentales e industriales. La característica estructural de los acrilatos es el grupo éster carboxílico conjugado con un doble enlace entre los carbonos α y β (Cβ=Cα(COOR)). En general, el mecanismo de reacción que describe la reactividad de los acrilatos está dado por la adición de Michael, que consiste en la adición de un nucleófilo (donador de Michael) a la posición β del compuesto carbonílico α,β-insaturado (aceptor de Michael). Estos compuestos carbonílicos α,β-insaturados se pueden adicionar a grupos nucleofílicos de macromoléculas biológicas provocando efectos adversos tales como: mutagenicidad, toxicidad, reacciones alérgicas, e irritación, entre otros. Este estudio inicia con una clasificación de 66 acrilatos con base en una medida de semejanza y su presentación en un árbol de clasificación o dendrograma. Cada acrilato se representa mediante un vector de descriptores de reactividad química y su semejanza se calcula mediante una función de similitud. Luego, se realiza un análisis de las relaciones de vecindad (topología) entre los agrupamientos del dendrograma. Finalmente, al subconjunto de acrilatos mutagénicos (según test de Ames) se les determina las propiedades topológicas clausura y exterior para predecir la mutagenicidad del resto de acrilatos del conjunto. Esta metodología se aplicó inicialmente a los elementos químicos y reprodujo los patrones de vecindad de los elementos químicos definidos en la tabla periódica. También se ha aplicado a aminoácidos, esteroides, bencimidazoles, monohidruros de metales de transición y a βradionucleidos emisores de positrones con una buena capacidad de predicción
Captura de Co2 de post-combustión de gas natural mediante nanotubos de TiO2 funcionalizados con aminas
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Ayala Blanco, Elizabeth; Martinez Ortega, Fernando; Koelliker Delgado, Jorge; García Sánchez, Carlos Eduardo
Recientemente se ha incrementado el interés en la obtención de diversos materiales como las zeolitas, óxidos metálicos, carbones activados, entre otros, como adsorbentes para capturar el CO2, obteniéndose baja capacidad de adsorción, selectividad y estabilidad estructural. Una alternativa es la exploración de nuevos materiales basados en nanoestructuras compuestas entre estos, nanotubos inorgánicos de sustancias como oxidos y sulfuros metálicos. La modificación de estos materiales a través de la funcionalización con aminas es uno de los procesos de absorción y adsorción química frecuentemente utilizados para el tratamiento de gas, debido a su eficiencia y aplicación en remoción de contaminantes como el sulfuro de hidrógeno y el monóxido de carbono. Se estudió la captura de CO2 en procesos de post-combustión de gas natural a través de la evaluación de la capacidad de captura en una mezcla de gas sintético y una fuente de emisión (Marmita autogeneradora de vapor) usando nanotubos de TiO2 funcionalizados con las aminas (3-Aminopropil) trimetoxisilano y [N1-(3 trimetoxisilil) propil] dietilentriamina. Se analizó el efecto de los parámetros de síntesis en las propiedades texturales (área superficial, volumen de poro y diámetro de poro) y su capacidad de adsorción de CO2. Los NTTs fueron caracterizados por Microscopía Electrónica de Barrido (SEM), isotermas de adsorción de N2, Espectroscopía Fotoelectrónica de Rayos X (XPS), entre otros. El método de síntesis influyó tanto en al área superficial como en la capacidad de adsorción de CO2. Se evidenció que la capacidad de adsorción de CO2 es altamente influenciada por el aumento en el área superficial de NTTs, con una capacidad de adsorción aproximada de 185 mg de CO2 acumulado/ g de adsorbente.
Estudio del efecto de las condiciones de desactivación en la acidez de catalizadores de cracking catalítico fluidizado mediante resonancia magnética nuclear de estado sólido
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Gomez Badillo, Jennifer Sarelly; Poveda Jaramillo, Juan Carlos; Molina Velasco, Daniel Ricardo; Guzmán Monsalve, Alexander
Los catalizadores de FCC responsables de la conversión de fracciones pesadas de petróleo en combustibles como gasolina, nafta y GLP, experimentan pérdida continua de actividad debido a la deposición de coque, envenenamiento por Ni y V, y desaluminación de la zeolita. Para contrarrestar estos efectos, el catalizador se somete a ciclos de regeneración y se envía de regreso al reactor. Los ciclos de operación-regeneración afectan el rendimiento del catalizador y la actividad económica de la unidad FCC. La acidez de los catalizadores de FCC desactivados bajo ciclos hidrotérmicos se analizó mediante RMN de estado sólido. Las mediciones de 29Si, 27Al, 1H y 31P MAS RMN se realizaron en un espectrómetro Bruker Avance III WB 9.4T (400 MHz). Los espectros de 29Si y 27Al MAS RMN revelaron diferentes ambientes de silicio predominando la especie 4Si(0Al), y cambios en las especies de aluminio Td y Oh evidenciando la desaluminación de la zeolita y cambios estructurales marcados con la desactivación hidrotérmica. A través de 1H MAS RMN se observaron diferentes grupos OH de la zeolita y la matriz producto del aumento en el número de ciclos. La adsorción de trimetilfosfina (TMP) y los espectros de 31P MAS RMN permitieron identificar y cuantificar los diferentes sitios ácidos de Brönsted y Lewis en las muestras. El experimento 31P-TPPO RMN mostró la interacción entre los sitios Brönsted superficiales y la molécula sonda y permitió cuantificar los sitios ácidos internos a través de la diferencia en la cuantificación con TMP. El experimento 2D HETCOR 31P{1H} permitió la asignación inequívoca de los sitios de Brönsted en los espectros 1D. Técnicas complementarias como DRX, porosimetría y el test MAT-ACE permitieron correlacionar las propiedades ácidas y texturales del catalizador con la actividad catalítica decreciente a través de perfiles de desactivación.

Browse

Recent Submissions