Especies de Trichoderma antagonistas a Lasiodiplodia pseudotheobromae causante de la muerte descendente del limón “persa” (Citrus latifolia)

AZUCENA LUCENA CUEVAS (2023)

En las zonas productoras de limón “Persa” del estado de Morelos, una de las enfermedades de mayor incidencia es la muerte descendente causada por el patógeno Lasiodiplodia spp. Actualmente el control biológico de fitopatógenos con microorganismos antagonistas representa una alternativa para el manejo de esta enfermedad. En el presente trabajo se evalúo in vitro la capacidad antagónica de cepas nativas de Trichoderma spp. hacia el patógeno Lasiodiplodia pseudotheobromae y su sensibilidad frente a dos fungicidas: benomilo y clorotalonil. Para el aislamiento de Trichoderma se colectaron muestras de suelo de cultivos de cítricos de Tepalcingo, Tlaltizapán y Villa de Ayala del estado de Morelos y el patógeno se aisló de plantas enfermas de limón “Persa”. Se calculó el porcentaje de inhibición del crecimiento (PIC) mediante la confrontación dual de Trichoderma hacia L. pseudotheobromae, y la concentración inhibitoria 50 (CI50) de las mejores cepas de Trichoderma frente a los dos fungicidas.

In the “Persa” lemon producing areas of the state of Morelos, one of the most common diseases is dieback caused by the pathogen Lasiodiplodia spp. Currently, the biological control of phytopathogens with antagonistic microorganisms represents an alternative for the management of this disease. In the present study, the antagonistic capacity of native strains of Trichoderma spp. towards the pathogen Lasiodiplodia psudotheobromae and its sensitivity towards two fungicides was evaluated in vitro: benomyl and chlorotalonil. For the isolation of Trichoderma, soils samples were collected from citrus crops of Tepalcingo, Tlaltizapan y Villa de Ayala in the state of Morelos and the pathogen was isolated from diseased “Persa” lemon plants. The percentage of growth inhibition (PGI) of Trichoderma towards L. pseudotheobromae and the inhibitory concentration (IC50) on the best Trichoderma strains against the two fungicides were evaluated.

Master thesis

CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS cítricos, Trichoderma spp., Lasiodiplodia pseudotheobromae, clorotalonil, benomilo. citrus, Trichoderma spp., Lasiodiplodia pseudotheobromae, chlorothalonil, benomyl.

Using Observed Residual Error Structure Yields the Best Estimates of Individual Growth Parameters

Marcelo Vidal Curiel Bernal EUGENIO ALBERTO ARAGON NORIEGA MIGUEL ANGEL CISNEROS MATA LAURA SANCHEZ VELASCO SYLVIA PATRICIA ADELHEID JIMENEZ ROSENBERG ALEJANDRO FRANCISCO PARES SIERRA (2021)

"Obtaining the best possible estimates of individual growth parameters is essential in studies of physiology, fisheries management, and conservation of natural resources since growth is a key component of population dynamics. In the present work, we use data of an endangered fish species to demonstrate the importance of selecting the right data error structure when fitting growth models in multimodel inference. The totoaba (Totoaba macdonaldi) is a fish species endemic to the Gulf of California increasingly studied in recent times due to a perceived threat of extinction. Previous works estimated individual growth using the von Bertalanffy model assuming a constant variance of length-at-age. Here, we reanalyze the same data under five different variance assumptions to fit the von Bertalanffy and Gompertz models. We found consistent significant differences between the constant and nonconstant error structure scenarios and provide an example of the consequences using the growth performance index _0 to show how using the wrong error structure can produce growth parameter values that can lead to biased conclusions. Based on these results, for totoaba and other related species, we recommend using the observed error structure to obtain the individual growth parameters."

Article

multimodel inference, error structure, totoaba, growth performance BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA BIOLOGÍA ANIMAL (ZOOLOGÍA) FISIOLOGÍA ANIMAL FISIOLOGÍA ANIMAL

Taxonomic versus ecological prey traits among arthropodophagous bats: implications for surveying trophic partitioning patterns

CINTYA ARACELI SEGURA TRUJILLO SERGIO TICUL ALVAREZ CASTAÑEDA SUSETTE SAMI CASTAÑEDA RICO Jesus Maldonado (2022)

"Species can coexist spatially and temporally by partitioning the niche space and forming complex assemblages made up of different species that share the prey resource. Chiroptera is the second most species-rich mammalian order and about 75% of bat species feed on arthropods, which makes these bats a good model group for studying complex trophic interactions. Next-generation parallel sequencing techniques allow a detailed analysis of arthropod resource partitioning patterns in bats. However, previous studies have not reached a consensus on the concordance between diet composition, habitat use, and segregation of trophic resources in bats. We analyzed diet composition in terms of taxonomy of the insect prey, and the prey characteristics. Feces of 16 bat species were examined in the Mexican Neotropics. We carried out a SIMPER (similarity percentage) test, nonmetric multidimensional scaling, and principal component analyses to identify general segregation patterns of trophic resources in relation to the habitat-use guild of bats and computed Pianka’s niche overlap index between species and Levin’s index to estimate the niche width of each species. Bats from the same locality tend to partition their diet, with a niche overlap ranging between 0.5 and 0.8. The highest values were found between species with different foraging behaviors. We suggest that future bat diet studies should incorporate the ecological and taxonomic information of arthropod prey to better understand the trophic interactions with bats."

"Aproximadamente el 75% de las especies de murciélagos se alimentan de artrópodos, algunas de estas especies pueden coexistir espacial y temporalmente al particionar el espacio del nicho. Los murciélagos forman ensamblajes complejos compuestos por diferentes especies que comparten su recurso trófico. Por tanto, los murciélagos pueden utilizarse como grupo modelo para estudiar interacciones tróficas complejas. Las técnicas de secuenciación masiva paralela del ADN permiten un análisis detallado de sus patrones de partición de recursos tróficos. Sin embargo, los estudios no han llegado a un consenso sobre la concordancia entre la composición de la dieta, el uso del hábitat y la partición de los recursos tróficos en los murciélagos. Analizamos la composición de la dieta en términos de taxonomía de los artrópodos presa y sus características ecológicas. Examinamos las heces de 16 especies de murciélagos a lo largo del Neotrópico Mexicano. Se utilizaron análisis de similitud porcentual (SIMPER), escalamiento multidimensional no métrico y análisis de componentes principales para identificar patrones generales de partición de recursos tróficos en relación con el gremio de uso de hábitat de los murciélagos. Calculamos el índice de superposición de nicho de Pianka entre especies y el índice de Levin para estimar la amplitud del nicho de cada especie. Encontramos que los murciélagos de la misma localidad tienden a diferenciar su dieta, con una superposición de nicho que varía entre 0.5 y 0.8. Los valores más altos se encontraron entre especies con diferentes hábitos de alimentación. Sugerimos que, en el futuro, los estudios de dieta de murciélagos consideren las características ecológicas de sus presas y utilicen la información taxonómica como clave para recuperar información sobre la biología de las presas y comprender la ecología de estas interacciones tróficas."

Article

arthropods, bats, foraging ecology, next-generation sequencing, prey traits, resource partitioning, trophic ecology artrópodos, ecología trófca, murciélagos, partición de recursos, rasgos de presa, secuenciación de nueva generación BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA BIOLOGÍA ANIMAL (ZOOLOGÍA) ECOLOGÍA ANIMAL ECOLOGÍA ANIMAL

Hacia el desarrollo de un nuevo antiparasitario basado en células en suspensión de Carica papaya

CYNTHIA ALEJANDRA GUZMÁN MEDINA (2023)

Las enfermedades parasitarias son un problema de salud pública que afectan a más de la

quinta parte de la población a nivel mundial. Además de la morbilidad que generan, sino

son tratadas y controladas de manera adecuada pueden llegar a causar la muerte.

En el mercado existen diferentes antiparasitarios comerciales, que si bien son efectivos,

presentan diferentes efectos adversos tanto para el individuo parasitado (i.e. destrucción

de la microbiota intestinal) como para el medio ambiente. Este panorama señala la

relevancia de desarrollar tratamientos antiparasitarios más amigables con el ambiente y con

menores efectos adversos que estén disponibles actualmente en el mercado. Productos

obtenidos a partir de plantas con propiedades anti-parasitarias, cultivadas in vitro en

condiciones controladas, podrían representar una alternativa realista. Entre ellas figura la

planta Carica papaya, especie de zonas tropicales y subtropicales del planeta a cuyos frutos

se les adjudica actividades antiparasitarias. Estas propiedades se atribuyen a algunos de

sus compuestos concentrados en el latex y en las semillas como la papaina, la

quimiopapaína, la lisozima, la glicil-endopeptidasa, la proteasa de cisteína y el benzil-

isotiocinato.

El objetivo del presente trabajo fue evaluar la actividad antiparasitaria in vitro e in vivo de

un conjunto de callos y líneas de células de papaya de Carica papaya contra cisticercos de

Taenia crassiceps (cestodo) y contra trofozoitos de Entamoeba histolytica (protozoario). Los

extractos acuosos obtenidos a partir de callos y células cultivados en placa o en suspensión,

respectivamente, de las diferentes líneas de papaya revelaron alta capacidad cisticida

(>98% de mortalidad) in vitro contra cisticercos de Taenia crassiceps. En la evaluación in

vivo la línea no transformada obtuvo mayor efecto cisticida a 10mg/mL reduciendo el

número de cisticercos gemantes y aumentando los cisticercos calcificados en niveles

similares a los obtenidos utilizando antiparasitarios comerciales (albendazol y niclosamida).

Las líneas transformadas y sin transformar de papaya evaluadas indujeron una alta

capacidad amebicida (97% de mortalidad) in vitro contra trofozoitos de Entamoeba

histolytica. Las diferentes líneas transformadas y sin transformar de papaya redujeron

significativamente el número de abscesos amebianos y previnieron la hepatomegalia de

manera no significativamente diferente que el anti-parasitario comercial (metronidazol).

Los resultados generados en el presente estudio señalan al extracto acuoso obtenido a

partir de cultivos en suspensión de células de papaya transformada y no transformada

indujeron alto nivel de protección in vitro e in vivo por lo tanto; este es un producto efectivo

para el tratamiento de la cisticercosis y la amebiasis.

Parasitic diseases are a public health problem that affect more than a fifth of the population

worldwide. Additionally, and along with the morbidity the produce, they can cause death if

they are not treated and controlled adequately.

There are different commercial antiparasitic on the market which, although effective,

present different adverse effects both for the individual (i.e., destruction of the intestinal

microbiota) and for the environment alike. This panorama points out the relevance of

developing more environmentally friendly antiparasitic treatments with fewer adverse effects

than the ones currently available on the market. Products obtained from plants with anti-

parasitic properties, grown in vitro under controlled conditions, could represent a realistic

alternative. Among them is the Carica papaya, a species from tropical and subtropical areas

of the planet whose fruits are believed to have antiparasitic activities. These properties are attributed to some of its compounds concentrated in the latex and seeds such as papain,

chymopapain, lysozyme, glycyl-endopeptidase, cysteine-proteinase and benzyl-

isothiocyanate.

The objective of the present work is to evaluate the in vitro and in vivo antiparasitic activity

of a set of papaya callus and cell lines from Carica papaya against cysticerci of Taenia

crassiceps (cestode) and against trophozoites of Entamoeba histolytica (protozoan). The

aqueous extracts obtained from callus and cells cultured in plates or in suspension,

respectively, of the different papaya lines revealed high cysticidal capacity (>98% mortality)

in vitro against Taenia crassiceps cysticerci. Meanwhile, in the in vivo evaluation, the non-

transformed line obtained a greater cysticidal effect at 10 mg/mL, reducing the number of

budding cysticerci and increasing calcified cysticerci at levels like those obtained using

commercial antiparasitic (albendazole and niclosamide). The papaya lines evaluated

induced a high amoebicidal capacity (97% mortality) in vitro against Entamoeba histolytica

trophozoites. The different papaya lines significantly reduced the number of amoebic

abscesses and prevented hepatomegaly in a non-significantly different manner than the

commercial anti-parasitic (metronidazole).

The results produced in this thesis indicate that the aqueous extract obtained from

suspension cultures of transformed and non-transformed papaya cells induced a high level

of protection in vitro and in vivo. Therefore, this may represent an effective product for the

treatment of cysticercosis and amoebiasis.

Doctoral thesis

CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS Carica papaya, antiparasitario, células en suspensión, T. crassiceps, E. histolytica. Carica papaya, antiparasitic, in-suspension cells, T. crassiceps, E. histolytica.

Desarrollo y caracterización de membranas poliméricas sulfonadas basadas en copolímeros de estireno-co-viniltetrazol N-alquilado para su aplicación en celdas de combustible

DAYANARY GONZALEZ VELAZQUEZ (2022)

Se sintetizaron copolímeros de estireno-co-acrilonitrilo (St/AN) en dos composiciones (80:20 y 90:10) mediante polimerización en masa vía radicales libres utilizando BPO como agente iniciador, para después realizar el cambio del grupo nitrilo a tetrazol (St/VTz) mediante una reacción de cicloadición 1,3-dipolar de Huisgen. Posteriormente se llevó a cabo la alquilación de los copolímeros St/VTz utilizando 1-bromobutano, 1-bromohexano y 1-bromooctano como agentes alquilantes, para injertar cadenas alifáticas laterales de 4, 6 y 8 átomos de carbono (St/VTz-nC). Por último, se llevó a cabo la sulfonación de los diferentes sistemas poliméricos (St/AN-S, St/VTz-S y St/VTz-nC:S) utilizando ácido sulfúrico concentrado (H2SO4) y una concentración de agente sulfonante de 100% mol con respecto a los anillos aromáticos teóricamente presentes, durante 4 h. La formación de los copolímeros fue corroborada mediante FT-IR y 1H y 13C RMN, además fueron caracterizados térmicamente mediante TGA y DSC y se determinó su masa molecular por GPC. Se prepararon membranas a partir de los copolímeros sulfonados utilizando el método de casting y posteriormente fueron evaluadas mediante absorción de agua (WU), Capacidad de Intercambio Iónico (IEC), Grado de Sulfonación (DS), Espectroscopía de Impedancia Electroquímica (EIS), y mecánicamente por Análisis Termomecánico (TMA). Los copolímeros con y sin sulfonación exhibieron las bandas vibratorias y las señales correspondientes a los grupos funcionales asociados a los comonómeros involucrados, así como el grupo sulfónico. La masa molecular de los copolímeros fue superior a 100,000 g/mol para todos los sistemas evaluados y térmicamente estables por encima de 200 °C, indicando que la alquilación no tiene un efecto significativo sobre la estabilidad térmica, mientras la sulfonación sí la reduce.

Sin embargo, los copolímeros continuaron siendo térmicamente estables por encima de los 150 °C. Se obtuvieron valores de Tg de ~110 °C para la serie St/AN, pero mayores para el sistema St/VTz, específicamente en el copolímero St/VTz-82, valores que disminuyen con el proceso de alquilación y que posteriormente incrementan nuevamente con la sulfonación, con valores por encima de los 100 °C, a excepción de los copolímeros St/VTz-82:6C:S y St/VTz-82:8C:S. Las propiedades mecánicas mostraron que la modificación del grupo nitrilo a tetrazol conlleva a un incremento en los valores de E*, mientras que la alquilación de los materiales disminuye los valores conforme la cadena alifática crece. Por otro lado, los copolímeros sulfonados con la composición 80:20 presentaron un incremento de E*, mientras que los 90:10 tuvieron un efecto contrario. Las membranas preparadas a partir de los copolímeros

sulfonados presentaron valores de WU de hasta 14 % y un IEC de hasta 3.58 mmol g-1. El grado de sulfonación (DS) de los copolímeros calculado por IEC llegó hasta 38% y por TGA solo a 26%. Los sistemas evaluados mediante EIS presentaron resistencias menores a 10 Ω por lo que los valores de conductividad protónica (σ) fueron hasta 6.86x10-3 y 8.02x10-3 Scm-1. Con los resultados obtenidos se concluyó que los copolímeros sulfonados basados en estireno-co-acrilonitrilo, estireno-co-viniltetrazol y estireno-co-viniltetrazol N- alquilado son materiales prometedores para su aplicación en celdas de combustible, con valores de conductividad protónica cercanos al Nafion, pero con valores superiores de IEC, destacando la membrana basada en el copolímero St/VTz-91:8C:S debido a los resultados obtenidos en cuanto a propiedades térmicas, mecánicas y de conductividad protónica.

Master thesis

Maestría en tecnología de polímeros BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA QUÍMICA

Preparación de nanomateriales termosensibles a base de MPEG/PEG-b-PNIPAM y ferritas de hafnio cargados con curcumina y evaluación de su potencial aplicación como agentes específicos de liberación controlada

Juan Carlos Romero Cabello (2022)

En esta tesis se sintetizaron copolímeros de bloques anfífilos compuestos por un bloque hidrófilo de poli(oxialquileno), como el polietilenglicol (PEG) o el metil polietilenglicol (MPEG) y un bloque termosensible de poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAM). La síntesis se llevó a cabo mediante la técnica de polimerización radicálica controlada denominada ATRP. Estos copolímeros están clasificados como materiales biocompatibles y biodegradables por lo que el propósito de este trabajo es utilizarlos como sistemas de liberación de fármacos. El homopolímero de bloque termosensible (PNIPAM) experimenta una temperatura de solución crítica baja (LSCT), cercana a la temperatura corporal (37oC), lo que permite su uso en aplicaciones biomédicas. El copolímero de bloque anfífilo MPEG/PEG-b-PNIPAM se funcionalizó al final de la cadena del polímero con azida de sodio (NaN3) para obtener MPEG/PEG-b-PNIPAM-N3 que luego se hizo reaccionar con 3- etinil piridina a través de una reacción de "química click” formando un grupo triazol terminal. Estos copolímeros se obtuvieron con rendimientos mayores al 90%. Las nanopartículas de ferritas de hafnio (Hf0.4Fe2.6O4) se prepararon por coprecipitación química inversa en NH4OH a partir de una solución acuosa de FeCl3-6H2O, FeCl2-4H2O y HfCl4. Posterior a ello se preparó un compósito de MPEG/PEG-b-PNIPAM-NPs mediante la mezcla física de las nanopartículas magnéticas de ferrita de hafnio (Hf0.4Fe2.6O4) y el el copolímero de bloque anfifílico MPEG/PEG-b-PNIPAM. Ambos materiales mostraron un comportamiento superparamagnético. Los copolímeros de MPEG/PEG-b-PNIPAM presentaron una temperatura de solución más baja (LCST) en el rango de 34-38 °C, que los hace ideales para su uso en aplicaciones biomédicas. Además, estos copolímeros mostraron que pueden cargar curcumina y liberarla después a una temperatura de 40 °C.

Master thesis

Maestría en tecnología de polímeros BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA QUÍMICA

SULFONACIÓN Y ENTRECRUZAMIENTO DE COPOLIMEROS ESTIRENO – ACRILATO DE BUTILO PARA SU APLICACIÓN COMO MEMBRANAS ELECTROLÍTICAS

Luana Francisco Vieira (2022)

RESUMEN La membrana polimérica de intercambio protónico (PEM) es el componente principal de las celdas de combustible y sus funciones principales son permitir el transporte de los protones y prevenir el paso de los electrones, actuando como un separador entre los electrodos. En este trabajo, se presentan los resultados de la síntesis y caracterización de copolímeros de estireno – acrilato de butilo (StBuA) obtenidos a partir de la polimerización en masa vía radicales libres, con distintas relaciones molares entre comonómeros: 90:10, 80:20 y 70:30, siendo la de mayor concentración el comonómero de St. Los materiales obtenidos fueron modificados mediante sulfonación empleando dos agentes sulfonantes distintos: ácido sulfúrico (S) y sulfato de acetilo (AcS), a diferentes tiempos de reacción entre 2-5 h. La concentración del sulfonante varió entre 50, 100 y 150% mol, en relación con la cantidad molar de St. A partir de los copolímeros se obtuvieron membranas mediante el método doctor blading con espesores entre 150 a 200 μm. Posteriormente, se realizó la modificación de las membranas mediante radiación-γ a 50 kGy. Los copolímeros se caracterizaron mediante análisis de FTIR, RMN 1H, GPC, TGA y DSC, mientras que las propiedades mecánicas y morfología de las membranas se evaluaron por TMA y SEM. Las propiedades como membranas fueron evaluadas en términos de capacidad de intercambio iónico (IEC), retención de agua (WU) y conductividad protónica. La polimerización y sulfonación de los copolímeros fue confirmada a través de la presencia de los grupos funcionales de las unidades repetitivas de ambos comonómeros, además del ensanchamiento de las bandas de absorción características de los grupos sulfónicos en los espectros de FTIR. Adicionalmente, se confirmó la composición real de los copolímeros a partir de RMN 1H, obteniendo los valores de 89:11, 80:20 y 71:29 de St y BuA, respectivamente. Las membranas sulfonadas mostraron excelente estabilidad térmica hasta 150 ºC y Tg que varió entre 72 a 128 ºC. Las propiedades de IEC fueron similares y hasta superiores a la membrana comercial de Nafion®, con valores de IEC de 1.98 a 1.83 meq∙g-1 para el copolímero StBuA 8020 con 100% de sulfonación a un tiempo de 5h, con S y AcS, que corresponden a grados de sulfonación (DS) de 56 y 50%, respectivamente.

FTIR, RMN 1H, GPC, TGA y DSC, mientras que las propiedades mecánicas y morfología de las membranas se evaluaron por TMA y SEM. Las propiedades como membranas fueron evaluadas en términos de capacidad de intercambio iónico (IEC), retención de agua (WU) y conductividad protónica. La polimerización y sulfonación de los copolímeros fue confirmada a través de la presencia de los grupos funcionales de las unidades repetitivas de ambos comonómeros, además del ensanchamiento de las bandas de absorción características de los grupos sulfónicos en los espectros de FTIR. Adicionalmente, se confirmó la composición real de los copolímeros a partir de RMN 1H, obteniendo los valores de 89:11, 80:20 y 71:29 de St y BuA, respectivamente. Las membranas sulfonadas mostraron excelente estabilidad térmica hasta 150 ºC y Tg que varió entre 72 a 128 ºC. Las propiedades de IEC fueron similares y hasta superiores a la membrana comercial de Nafion®, con valores de IEC de 1.98 a 1.83 meq∙g-1 para el copolímero StBuA 8020 con 100% de sulfonación a un tiempo de 5h, con S y AcS, que corresponden a grados de sulfonación (DS) de 56 y 50%, respectivamente. Para esta misma composición, la absorción de agua (WU) mostró una variación de 79 a 68% para las sulfonadas con S. La conductividad protónica (σ) de las membranas mostraron valores competitivos con la membrana de Nafion®, presentando una diferencia de solo dos órdenes de magnitud, por ejemplo, σ de 6.18 x10-4 S∙cm-1 para 9010 – 50%AcS y 5.73 x10-4 S∙cm-1 7030 – 100%S, ambos con 2h de sulfonación. El efecto de la sulfonación en las propiedades mecánicas, evaluado mediante TMA, genera membranas más flexibles al parecer por el efecto plastificante de los grupos sulfónicos en la estructura del copolímero. Los estudios mediante SEM mostraron una morfología densa, sin huecos y con pliegues para la membrana sin sulfonar, pero en las sulfonadas, con ambos agentes sulfonantes, se observaron puntos blancos acumulados y dispersos en la superficie de la membrana, los cuales fueron asignados al entrecruzamiento tipo sulfona resultado de las reacciones secundarias ocurridas durante la sulfonación. Las membranas irradiadas mostraron una considerable reducción en los valores de intercambio iónico, con valores de IEC entre 0.42 a 0.07 meq∙g-1, correspondientes a las membranas StBuA 7030 y StBuA 8020, ambas con 100% de sulfon

obteniéndose 1.62 x10-4 a 3.61 x10-4 S∙cm-1 antes y después de la irradiación, para la membrana StBuA 8020-100%AcS. Finalmente, las propiedades mecánicas se vieron afectadas por la irradiación, resultando en membranas más frágiles resultado de la escisión de las cadenas que ocurre durante el procedimiento, destacándose la composición de StBuA 8020 sulfonada con AcS con un incremento de 405 a 1159 MPa a un tiempo de 2h y de 1024 a 1379 MPa a 5h de sulfonación. Las membranas obtenidas mostraron características promisoras para la aplicación en sistemas electrolíticos. La composición del copolímero es importante para las reacciones de sulfonación, ya que a mayor contenido de St en el polímero, se obtienen materiales con alto nivel de sulfonación, las cuales resultan entrecruzadas en algunos casos. Ambos agentes sulfonantes efectivamente sulfonaron los copolímeros, aunque los sulfonados con ácido sulfúrico (S) resultaron en membranas con altos valores de IEC además conductividades muy cercanas a la membrana comercial. Para todos los copolímeros con niveles de sulfonación moderado, 50 y 100% y todos los tiempos, fue posible la formación de membranas con espesores que variaron de 100-200 μm, sin afectar negativamente su integridad mecánica. También mostraron propiedades térmicas estables hasta 150 ºC, útiles para los dispositivos electroquímicos que operan a temperaturas entre 25 a 120 ºC. Finalmente, es factible preparar copolímeros de StBuA, viables económicamente y de metodología fácil para obtener materiales capaces de formar membranas delgadas y de características similares a la comercial (Nafion®) utilizada actualmente.

Doctoral thesis

Doctorado en tecnología de polímeros BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA QUÍMICA

“Desarrollo de un Biosensor Electroquimioluminiscente para la detección de Fosfato proveniente de Sistemas de Fertilizantes de Base Fósforo Microencapsulados en Matrices de Almidón de Maíz y Cera de Candelilla”

Jimena Borja Camacho (2022)

La contaminación del agua por eutrofización es una problemática global y con mayor frecuencia se encuentran zonas afectadas por este proceso. Los principales causantes de este fenómeno son los nutrientes fósforo (P) y nitrógeno (N) provenientes del uso indiscriminado o inapropiado de fertilizantes. La tecnología de “liberación controlada-lenta de fertilizantes” por medio de encapsulamiento, está emergiendo como una nueva estrategia para hacer más eficiente el uso de fertilizantes, y así disminuir la contaminación de aguas. Igualmente se busca el uso de matrices biodegradables y materia prima proveniente de fuentes renovables y de bajo costo. El grupo de investigación de Materiales Avanzados de CIQA ha generado diversos sistemas microencapsulados a base de biopolímeros, mediante tecnologías de secado por atomización y pulverización por enfriamiento. Los métodos actuales para la detección del ión fosfato son poco selectivos y requieren procedimientos complejos. Por esta razón, se realizó un diseño experimental para el desarrollo de un biosensor electroquimioluminiscente (ECL) como una herramienta selectiva para la determinación y cuantificación del ión fosfato, con el objetivo de monitorear los perfiles de liberación de dos matrices a base de un fertilizante fosfatado bajo distintas condiciones de pH.

Para ello se ha escogido una reacción bioquímica catalizada por la enzima Fosfatasa alcalina (ALP), la cual bajo condiciones específicas puede ser inhibida por el ión fosfato. Se han utilizado electrodos serigrafiados para la aplicación de las técnicas de voltametría cíclica para el sistema ECL con luminol acoplada a un sistema biológico. Adicionalmente, el ácido fítico funge como sustrato de la reacción para generar ácido fosfórico el cual tiene un efecto de decaimiento en la emisión de luz del luminol, de modo que fue posible desarrollar un biosensor para la detección de fosfato mediante un sistema on/off. De acuerdo con los resultados obtenidos el método desarrollado para detección del ión fosfato presenta una respuesta favorable, se observa que los perfiles de liberación a base de cera de candelilla permiten una liberación más lenta de fertilizante comparado con los encapsulados a base de goma de mezquite. El biosensor desarrollado en este trabajo permite cuantificar de manera rápida el contenido de fosfato con una desviación del 28.81 % respecto al valor obtenido con la técnica analítica por absorción atómica. Palabras claves: Biopolímeros, spray-drying, liberación controlada, electroquimioluminiscencia (ECL).

Master thesis

Maestría en tecnología de polímeros BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA QUÍMICA

Síntesis y caracterización de copolímeros de estire no y maleimidas para la dispersión de nanopartículas metálicas

Karem Paola Rosado Lomán (2022)

En la presente época de pandemia, los requerimientos de materiales con propiedades antisépticas prolongadas son de alta prioridad, debido a que el personal médico de primer contacto se encuentra expuesto al atender pacientes contagiados con el virus de SARS-CoV- 2 y sus variantes. Además de que es prioridad que se conserven en condiciones antisépticas las áreas comunes de contacto entre pacientes de los hospitales.

Por lo anterior, es de vital importancia contar con equipo de protección personal adecuado con la finalidad de brindar las condiciones de higiene necesarias para que el personal médico se encuentre en real protección el mayor tiempo posible dentro de su jornada laboral, ayudando así a tener un aumento en el tiempo de inocuidad y calidad en sus pijamas quirúrgicas, cubrebocas, etc.

Los copolímeros de estireno (St) y comonómeros polares son materiales de bajo costo, que pueden funcionar como matrices poliméricas para el soporte o dispersión de partículas metálicas con actividad microbicida y antiviral, para diferentes aplicaciones.

La incorporación de maleimidas (MI) a una matriz polimérica de poliestireno (PS), aumenta el valor agregado de este commodity, ya que le confiere una mayor resistencia mecánica, así como también estabilidad de temperaturas de procesado, y la capacidad de dispersar nanopartículas metálicas con actividad anti-germicida contra virus y bacterias. Los copolímeros de St-MI son termoplásticos moldeables, los cuales al tener un agregado acrílico en su cadena principal pueden ser utilizados en la fabricación de telas no-tejidas, basadas en PS que resultan ser más accesibles en costo.

Es bien conocido, de acuerdo con lo reportado en la literatura, que las copolimerizaciones de estireno y diferentes tipos de MI dan lugar a la formación de copolímeros alternados (St-alt- MI), con composiciones molares (1:1), lo cual para la dispersión de nanopartículas no es una composición química favorable, debido a la alta concentración de grupos polares que tienden a aglomerar las cargas incorporadas. Una alternativa para la obtención de copolímeros de St- alt-MI con incorporaciones molares menores al 50 % de MI, son las copolimerizaciones radicálicas vivientes, como la polimerización radicálica controlada mediada por nitróxidos (NMP), con la cual es posible obtener bloques de tamaño pequeño de St-alt-MI en cadenas de PS, el cual sigue homopolimerizando cuando la MI se agota por lo que permite que se tengan relaciones molares diferentes a la equimolar, donde además es posible controlar la dispersidad del tamaño de las cadenas entre Ð = 1.1 - 1.3.

Un copolímero de estireno, funcionalizado con bajas concentraciones de MI (~ 10 % mol) mostrará características atractivas como plantilla polimérica para la dispersión y distribución de nanopartículas metálicas como el cobre (Cu), formando nanocompuestos poliméricos con propiedades antibacterianas potenciales. Las propiedades bactericidas del Cu fueron descubiertas desde la época de los persas, y en la actualidad se ha comprobado que, a escala nanométrica, tienen mayor eficacia y menor toxicidad al estar embebidas en una matriz polimérica.

En este trabajo se estudió la síntesis y caracterización de nuevos copolímeros de St-alt-MI, con bajas incorporaciones de diferentes maleimidas, mediante polimerizaciones radicálicas mediadas por nitróxidos (NMP). Los copolímeros de St-alt-MI y el terpolímero de St-r-MI- BuA, de peso molecular controlado, se utilizaron como soportes poliméricos para la dispersión de nanopartículas de Cu (NPsCu), obteniendo nanocompuestos poliméricos con potencial aplicación en la obtención de telas no-tejidas.

Master thesis

Maestría en tecnología de polímeros BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA QUÍMICA

Macromóleculas π-Conjugadas y sus mezclas con complejos de Tb para WOLEDs

Manuel Antonio López Castillo (2022)

En el presente trabajo se reporta la síntesis de macromoléculas conjugadas push-pull o bien del tipo donador-aceptor a base de BODIPY y Carbazol, y de complejos de coordinación con terbio con emisiones complementarias entre sí que permitieron la preparación de mezclas físicas que emitieron fluorescencia con luz blanca en películas, en vista de una futura aplicación en WOLED.

En este trabajo, las síntesis de las macromoléculas conjugadas se llevaron a cabo mediante las reacciones de acoplamiento de Suzuki y Sonogashira, las cules presentan la ventaja de llevarse a cabo bajo condiciones moderadas de reacción, y obteniendo buenos rendimientos para la molécula BDY-CBZ (≈ 87%). Para corroborar la estructura química de los diferentes compuestos y sus precursores, se realizaron estudios estructurales por medio de 1HRMN pata todas las moléculas, además de un estudio más detallado de 13CRMN, HSQC y HMBC para la macromolécula de interés (BDY-CBZ). Los estudios por medio de espectrometría de masas MALDI-TOF avalaron los resultados de resonancia al identificar como pico principal los pesos moleculares de los compuestos, siendo de 924 g/mol para el BDY-CBZ, de 1003 g/mol para el BDY-CBZ-mBr y de 1082 g/mol para el BDY-CBZ-dBr.

Los estudios fotofísicos revelaron propiedades importantes de los materiales para fines de la posible aplicación, como lo son: la absortividad molar (ε, M-1cm-1), siendo de 9.3x104 para la macromolécula BDY-CBZ, de 4.7x104 para el Tb(DAM)3-Phen, y de 3.5x104 para la Phen-mAc; las purezas de color obtenidas son de 99% para el BDY-CBZ, 11% para el Tb(DAM)3-Phen y, de 98% para la Phen-mAc, siendo colores complementarios para obtener una emisión blanca; además de un alto rendimiento cuántico de 62.8% de fluorescencia (ϕf) para el BDY-CBZ.

Los estudios electroquímicos revelaron los potenciales de oxidación y reducción de las macromoléculas BDY-CBZ y sus derivados halogenados, así como sus niveles HOMO y LUMO y la brecha energética (Eg, eV), siendo de 2.08 eV (en el rango de los semiconductores) para todos los casos.

Los cálculos teóricos de las excitaciones electrónicas mostraron resultados muy reproducibles con los datos experimentales de absorción y emisión de las moléculas con diferencias de tan solo 1-8 nm. También se hizo un estudio del desplazamiento químico, con lo que se pudieron asignar más fácilmente las señales de 1HRMN, teniendo diferencias menores a la unidad. El análisis y comparación entre los resultados teóricos y experimentales permitieron identificar un fenómeno de transferencia de carga intramolecular (ITC).

La fabricación de películas por medio de Spin-Coating, se llevó a cabo en condiciones estáticas y con 3 pasos (1ro: 600RPM/s; 2do: 1500RPM/s; 3ro: 2300RPM/s), incluyendo variables como velocidad, concentración de la disolución, disolvente, entre otras, como un factor a optimizar. A pesar de esto, es relevante mencionar que, para la mezcla ternaria de complejo de terbio, BDY- CBZ y fenantrolina, se logró obtener una película a simple vista homogénea, y con emisión blanca (coordinadas de color: (0.30, 0.31), lo cual sugiere la factibilidad de poder fabricar WLED una vez que esta mezcla se deposite como capa activa del dispositivo.

Master thesis

Maestría en tecnología de polímeros BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA QUÍMICA