Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

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Abundancia y distribución del picofitoplancton marino (Prochlorococcus, Synechococcus y picofitoplancton eucariota) a escala global y su relación con el ciclo del carbono
(Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2024) Visintini Adomaitis, Natalia Soledad; Flombaum, Pedro; Saraceno, Martín
El fitoplancton cumple un rol fundamental en el ciclo del carbono, convirtiendo CO2 a carbono orgánico en la superficie del océano. El fitoplancton de mayor tamaño celular contribuye al hundimiento del carbono orgánico particulado (POC) en la columna de agua. Sin embargo, aún no está clara la contribución del picofitoplancton, el grupo de menor tamaño celular, al hundimiento de POC en el océano profundo. Si bien el picofitoplancton domina el bioma más extenso del planeta, el océano oligotrófico, los modelos biogeoquímicos no siempre lo incluyen en sus componentes, lo que puede contribuir a aumentar la incertidumbre. Se sostiene que el grupo no contribuye al hundimiento de POC porque es remineralizado velozmente en aguas superficiales por su baja densidad y pequeño tamaño. Sin embargo, nueva evidencia desafía esta idea. Los principales aportes de la tesis son, primero, concentrar información sobre las principales componentes del picofitoplancton (Prochlorococcus, Synechococcus y picofitoplancton eucariota) para cruzar bases de datos con distintas líneas de evidencia. Segundo, definir regiones en base a la abundancia y permanencia del picofitoplancton en el año. Finalmente, identificar las regiones en las que es posible detectar el aporte del picofitoplancton a la exportación de POC. En su conjunto, la tesis aporta una mirada nueva a una pregunta de interés global como es el aporte del picofitoplancton al hundimiento de carbono.
Agua superficial de las llanuras del núcleo agroproductivo de Argentina : análisis basado en múltiples líneas de evidencia
(Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2024) Cappelletti, Lucía María; Sörensson, Anna A.; Penalba, Olga Clorinda
Esta tesis tiene como objetivo avanzar en la descripción y entendimiento de la dinámica del agua superficial y sub-superficial de llanuras agrícolas propensas a inundarse con nivel freático poco profundo, como consecuencia del cambio de uso de suelo de vegetación perenne -nativa o cultivada- a cultivos anuales. La región que aquí se estudia es el sudeste de la provincia de Córdoba, Argentina. Adicionalmente, a lo largo de esta tesis se analiza y se expone la coherencia hidrológica de productos que se basan en diferentes paradigmas, con el fin de mostrar la importancia del uso de múltiples líneas de evidencia. En primer lugar, se desarrolló, se calibró y se puso a prueba una herramienta para la detección de agua superficial de llanuras agrícolas en la que el nivel freático se encuentra próximo a la superficie. Esto permitió poner en evidencia que inundaciones y anegamientos de la región, identificadas por productos globales como categoría “agua abierta” no están constituidas simplemente por agua, sino que también están dadas por combinaciones de agua con suelo desnudo y vegetación. Para la implementación de esta herramienta se empleó información espectral de satélites del tipo óptico. Se exploró también si el cambio de extremos diarios y mensuales de precipitación, que suele ser empleado como indicador del cambio de inundaciones, es apto para la caracterización del tipo de inundaciones que sufre la región de interés. Para este análisis se utilizaron datos in situ y productos satelitales. El mismo reveló que las inundaciones de la región han aumentado sin presentar cambios en el régimen de sus precipitaciones. Además, si se compara el presente (las últimas dos décadas) con el pasado (las dos décadas anteriores al presente), la asociación entre el nivel freático y las inundaciones se ha vuelto más fuerte, y las inundaciones más reactivas a la precipitación acumulada. En ninguno de los dos periodos hay asociación entre las inundaciones y los extremos de precipitación considerados, no obstante si la hay si se considera precipitación acumulada. De este estudio se ha derivado que el uso aislado de cambios en índices de extremos diarios y mensuales de precipitación, generalmente utilizados por la comunidad climatológica internacional para estudiar cambios en inundaciones, no son un proxy adecuado del comportamiento de las inundaciones en llanuras agrícolas estancadas, donde la acumulación de excesos graduales de precipitación y el estado freático son relevantes. Por otro lado, se exploró la humedad del suelo superficial como variable que integra la interacción entre reservorios, mecanismos de entrada y salida de agua del suelo de la región. Esto se realizó utilizando estimaciones satelitales y mediciones in situ como fuentes de información complementarias entre sí. En este contexto, y siendo que la red de dispositivos empleada fue instalada con el fin de evaluar estimaciones de misiones satelitales, se espera que la dinámica de los cultivos y de las inundaciones se exprese en la dinámica de la humedad del suelo a escala temporal anual y diaria en ambas fuentes de información. Sin embargo, se encontró que los dispositivos in situ utilizados fueron instalados cerca de viviendas en lugar de campos de cultivo propensos a inundarse, que es la cobertura dominante de la región. En este sentido, se evaluó el sesgo introducido por la ubicación de los dispositivos in situ en una cobertura de suelo que no es representativa de la región, mostrando que estos no captan la diferencia entre las temporadas de cultivo inactivo y activo en cuanto a la disponibilidad diaria de agua del suelo. Además, no captan el fenómeno de anegamiento como si lo hacen las misiones satelitales. También se expone el impacto de las lagunas de datos en los registros de humedad del suelo superficial de misiones satelitales con pocos años de datos disponibles al calcular estadísticas representativas, y la importancia de que los sistemas satelitales incorporen en sus rangos de humedad del suelo la respuesta de regiones propensas a inundarse. Finalmente, se evaluó el desempeño del modelo de superficie ORCHIDEE en representar procesos hidrológicos de llanuras agrícolas con napa freática poco profunda y la transformación de su dinámica sobre la región de estudio, como resultado del cambio de uso y cobertura del suelo. Al integrar un modelo de superficie en esta tesis, no sólo se incorpora una fuente más de información, sino también un procedimiento de análisis de los procesos involucrados en los anegamientos e inundaciones de un sistema que posee consistencia física entre las variables que lo fuerzan y las que simula. Los resultados sugieren que, aunque ORCHIDEE puede capturar ciertos aspectos de los procesos hidrológicos en las llanuras agrícolas de Argentina, aún existen desafíos para modelar con precisión el cambio hidrológico observado. Es importante resaltar que los aspectos sí capturados fueron resultado de ajustar los parámetros del uso y cobertura de suelo a los de la región de estudio, en lugar de utilizar la información default del modelo de ORCHIDEE, cuyos parámetros que describen los ciclos de cultivo se corresponden a datos de observación procedentes principalmente de latitudes altas del hemisferio norte. En este capítulo, se expone la complejidad del desajuste entre los resultados del modelo y el cambio hidrológico observado, que posiblemente confunde la performance del modelo, con la incertidumbre intrínseca de los forzantes, y la adecuación de los parámetros sobre el uso y cobertura de suelo, para la representación de la región de estudio de esta tesis. A lo largo de este trabajo se resalta la importancia de emplear múltiples líneas de evidencia, sobre todo en regiones donde los datos son escasos, como es el caso de la que aquí se estudia. Para ello, no solo se combinó el uso de mediciones in situ, estimaciones satelitales y salidas de modelo de superficie terrestre, sino también informes locales de instituciones nacionales y subnacionales como otra pieza de conocimiento de valor fundamental.
Cuantificación de la reducción de la concentración de la columna de NO2 troposférico en la Ciudad Autónoma de Buenos Aires durante la pandemia de COVID-19
(Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 23 de diciembre de 2024) Poullain, Matías; Castro, Rodrigo Daniel
En 2020, el brote del nuevo virus SARS-CoV-2 obligó a diversos gobiernos alrededor del mundo a tomar medidas para prevenir y mitigar su transmisión. Una de las medidas más importantes fue la restricción al movimiento. Esta medida tuvo efectos positivos adicionales, como la reducción de la contaminación atmosférica por dióxido de nitrógeno (NO2). América Latina es una de las regiones con menos estudios realizados sobre esta temática, y la Ciudad Autónoma de Buenos Aires (CABA) no es la excepción. En este trabajo nos proponemos cuantificar la reducción de la columna de NO2 durante la restricción a la circulación en CABA entre el 20/03/2020 y el 06/11/2020. Utilizando datos históricos de conteos de vehículos en peajes, información meteorológica e imágenes satelitales de la columna de NO2 troposférico, se evaluaron algoritmos de machine learning y luego de seleccionar el mejor se simuló la columna de NO2 en un escenario contrafactual sin restricciones, para, finalmente, comparar con los datos observados con las restricciones aplicadas. En este trabajo se logró desarrollar satisfactoriamente modelos de machine learning de buen desempeño relativo tanto para la estimación de la circulación vehicular como para la concentración de la columna de NO2. Se estimó que la concentración de la columna de NO2 disminuyó un 39 % en el primer mes y un 9 % durante todo el período.
Descripción del perfil reproductivo de hembras de manatí antillano Trichechus manatus manatus mediante monitoreo no invasivo de esteroides E2 y P4 en heces
(Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2024) Bermúdez Cardona, Vanessa; Mahler, Bettina
La investigación endocrinológica reproductiva desempeña un papel importante en el manejo de especies en peligro de extinción. A través de técnicas convencionales y no invasivas, se comprende la naturaleza compleja de los procesos biológicos, reproductivos y comportamentales para crear estrategias efectivas de conservación como programas de reproducción, rehabilitación, reintroducción y manejo de poblaciones silvestres. En el presente estudio, se aborda de manera integral la biología reproductiva del manatí antillano Trichechus manatus manatus, una subespecie en peligro de extinción, utilizando para ello técnicas no invasivas. Se realizó la medición de las concentraciones de metabolitos esteroidales progesterona (P4) y estradiol (E2), a través de muestras fecales, recogidas en manatíes antillanos bajo cuidado profesional, mediante condicionamiento operante. Este enfoque metodológico ofreció una alternativa efectiva y menos invasiva en comparación con los métodos tradicionales, proporcionando datos valiosos sin requerir la manipulación extensiva de los animales. Mediante este estudio se logró por primera vez aplicar con éxito la evaluación endocrina utilizando la técnica de inmunoensayo enzimático (ELISA). Mediante un kit comercial de la marca DetectX®, se establecieron valores de referencia para estradiol y progesterona en hembras de manatí antillano bajo cuidado profesional. Los resultados obtenidos fueron las concentraciones de P4 con valor máximo de 334,4 ng/g y mínimo de 109,9 ng/g y para E2 un valor máximo de 90,0 ng/g, y mínimo de 12,2 ng/g. Los resultados sugieren una relación inversamente proporcional entre las dos hormonas, reflejando una compleja interacción entre las mismas en el ciclo estral de los manatíes. Sin embargo, también se observó que estas hormonas podrían actuar de forma independiente, lo que indica la existencia de mecanismos hormonales complejos en estos mamíferos marinos. Por otra parte, los resultados obtenidos mostraron similitudes en los patrones hormonales con otras especies del orden Sirenia como Dugong dugon, Trichechus inunguis, y la subespecie Trichechus manatus latirostris. Otra similitud que se evidenció fueron niveles bajos en las concentraciones hormonales; esta característica es similar en el orden Sirenia, incluso en otras especies como elefantes que comparten parentesco filogenético. Sin embargo, en este estudio no fue posible relacionar las concentraciones hormonales con el estadio reproductivo ya que los valores fueron muy similares entre sí; por lo tanto, este avance metodológico proporciona una base fundamental para futuras investigaciones y para el manejo endocrinológico orientado a la conservación de estos mamíferos marinos.
Diseño y síntesis de ligandos fluorescentes específicos para la detección de blancos proteicos
(Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2024-09-30) Arrupe, Nicolás
Las técnicas basadas en fluorescencia constituyen una herramienta fundamental en el proceso de desarrollo de nuevos fármacos. Son métodos robustos y económicos, que permiten evaluar en forma eficiente un gran número de compuestos siendo adecuados para llevar a cabo ensayos de Cribado de Alta Capacidad. Para el desarrollo de procedimientos convenientes de screening, se necesita un método simple donde se evalúe la unión del ligando a la proteína con alta sensibilidad. El desarrollo de este método comienza con el diseño y la síntesis de sondas fluorescentes que se conjugan a ligandos específicos de blancos proteicos. Una de las aproximaciones para desarrollar sondas fluorescentes, involucra la incorporación de fluoróforos sensibles al entorno del tipo solvatocrómicos y rotores moleculares. Éstos exhiben comúnmente una fluorescencia muy débil en ambientes polares y próticos pero muestran una fuerte fluorescencia en ambientes hidrofóbicos. Por lo tanto, se espera que la unión del ligando en el sitio de unión a la proteína blanco acerque al fluoróforo al bolsillo hidrofóbico y cause un aumento en la emisión de fluorescencia. En contraste, en ausencia de la proteína blanco, la sonda permanecerá en un buffer acuoso y exhibirá una fluorescencia débil. Este enfoque es novedoso ya que no implica una reacción enzimática para que el cambio en la señal ocurra y por ende se puede aplicar a cualquier blanco proteico que tenga un sitio de unión. En esta tesis se sintetizaron sondas fluorescentes a partir fluoróforos sensibles al entorno del tipo solvatocrómicos basados en 3-hidroxicromonas y rotores moleculares basados en BODIPYs. Para esto se sintetizaron los fluoróforos incluyendo un halogenuro de arilo en su estructura. Por otro lado, se obtuvieron ligandos específicos para los blancos proteicos a estudiar funcionalizados con alquinos terminales. De esta manera se generaron las sondas fluorescentes especificas usando la reacción de acoplamiento de Sonogashira. En segundo lugar, se desarrolló un ensayo de unión ligando proteína que permitió calcular las constantes de unión de los sensores a las proteínas. A partir de esto, también se implementó un ensayo de desplazamiento que permite calcular constantes de disociación de ligandos específicos de la proteína blanco. Finalmente se realizaron diversos estudios computacionales que permitieron profundizar en la dinámica de la unión de las sondas a los distintos sistemas proteicos, entender la reactividad de los fluoróforos usados respecto a la reacción de Sonogashira, y como anexo, comprender el efecto electrónico que tienen los sustituyentes en distintas 3- hidroxicromonas.
Importancia de las células mesenquimales estromales CD105 (+)/CD34 (-) en la evolución del cáncer de mama
(Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2024) Giorello, María Belén; Chasseing, Norma Alejandra; Kordon, Edith Claudia
Actualmente se sabe que la evolución del cáncer de mama no sólo depende de las características de las células tumorales mamarias, sino también de la composición del microambiente tumoral, el cual juega un papel fundamental en el crecimiento del tumor primario y su progresión hacia una futura metástasis. Dentro del microambiente tumoral mamario, la mayoría de las células estromales son fibroblastos, y el 80% de los mismos están activados, denominándose fibroblastos asociados al cáncer (CAFs). Los CAFs son células estromales mesenquimales fusiformes, negativas para CD34, CD31 y citoqueratina, y positivas para α-SMA, FSP, FAP, entre otros marcadores. Sin embargo, las características fenotípicas de los CAFs pueden modificarse dependiendo del subtipo de cáncer de mama. En cuanto a su función, los CAFs dentro del microambiente tumoral mamario secretan varios componentes de la matriz extracelular (MEC) (como colágeno I y ácido hialurónico), factores de crecimiento, citoquinas, proteasas y hormonas, todos ellos componentes que promueven la iniciación, crecimiento, angiogénesis, invasión y metástasis del cáncer de mama. Entre las cuatro poblaciones celulares más importantes que dan origen a los CAFs están: las células madre mesenquimales (MSCs) de médula ósea (MO), los fibroblastos del microambiente estromal mamario (principal fuente), las células tumorales (por su transición epitelio-mesenquimal – EMT) y las células endoteliales (por su transdiferenciación endotelio-mesenquimal). Las células tumorales liberan factores como el factor de crecimiento transformador β (TGF-β), factor derivado de células estromales tipo 1 (SDF-1 o CXCL-12), interleuquina (IL) -6, entre otros, que favorecen el proceso de diferenciación de las células anteriormente mencionadas, en particular las MSCs, a CAFs, y su posterior activación. Se observó que las MSCs de MO pueden migrar al tumor primario de mama en los estadios tempranos de la enfermedad y favorecer el desarrollo tumoral como constituyentes de su microambiente, ya sea como tales o diferenciadas a CAFs. En relación, el 90-95% de las MSCs de MO humana se caracterizan por presentar CD105 (endoglina), y el 50% de los CAFs expresan CD105 en el estroma tumoral de las pacientes con cáncer de mama (PCM). El antígeno CD105 es el co-receptor de TGF-β, siendo el TGF-β el modulador de la respuesta, regulando la proliferación, migración, diferenciación y apoptosis celular. Además, se sabe que CD105 juega un rol importante tanto en el mantenimiento de propiedades stemness como en el homing de las MSCs de MO hacia el tumor primario mamario a través de la señal de TGF-β. Dentro del microambiente tumoral, el TGF-β favorece la diferenciación de las MSCs a CAFs, estimula la proliferación y activación de los CAFs, así como aumenta su actividad antitumoral al inducir la liberación de MEC, entre otros factores. En estudios anteriores encontramos: 1) que las células tumorales presentes en los tumores primarios de PCM (mujeres con carcinoma ductal infiltrante, estadio I y II, libres de tratamiento) producen sustancias quimiotácticas de MSCs de MO como IL-6, SDF-1 y ligando 2 de quimioquina motivo C-C (CCL-2); y existe una asociación significativa entre la expresión de estos ligandos en las células tumorales y la expresión de sus receptores IL-6R, CXCR-4 y CCR-2, respectivamente, presentes en las células estromales intra-tumor de morfología fusiforme, fibroblast-like, no asociada a la vasculatura; 2) expresión de actina de músculo liso α (α-SMA), proteína de específica de fibroblasto (FSP), molécula de adhesión celular del melanoma (CD146) y CD105 en las células estromales fusiformes no asociadas a la vasculatura, CD34(-), de las PCM ductal infiltrante temprano (estadio clínico-patológico I y II, n=56); 3) expresión diferencial de CD105 entre el tejido tumoral mamario y el tejido no neoplásico, siendo dicha expresión nula dentro del tejido no neoplásico; y 4) que la alta expresión de CD105 en estas células estromales es un nuevo marcador para la identificación de PCM temprano (n=56) que presentan alto riesgo de desarrollar metástasis en menor tiempo y menor sobrevida global (OS). Teniendo en cuenta estos últimos antecedentes, en este trabajo de tesis doctoral nos pareció esencial continuar estudiando, en una cohorte más grande de PCM (n=350), si la expresión de CD105 en estas células estromales fusiformes, no asociadas a la vasculatura CD34(-), constituye un biomarcador pronóstico independiente de ocurrencia de metástasis sitio específico, particularmente óseas. Más aún, nos interesó conocer las características fenotípicas, moleculares y funcionales de las células estromales CD105(+)/CD34(-) que puedan explicar, en parte, su origen y rol en la evolución tumoral. En el presente trabajo encontramos que: 1) la expresión de CD105 en células estromales fusiformes CD105(+), no asociadas con la vasculatura CD34(-), se asoció con la edad de la PCM y el tamaño del tumor primario. El 42,22% de las pacientes menores de 50 años presentaban una alta expresión de CD105, mientras que el 28,85% de las pacientes de 50 años o más tenían una alta expresión de CD105. Además, el 43,65% de las PCM con un tamaño de tumor >2 cm presentaban una alta expresión de CD105, mientras que el 25,89% de las PCM con un tamaño de tumor ≤2 cm también tenían una alta expresión de este marcador; 2) la expresión de CD105 se asoció con la ocurrencia de metástasis, particularmente óseas. Además, la expresión de este marcador se asoció con el tamaño del foco metastásico óseo, el número de focos metastásicos óseos, con la presencia de microcalcificaciones anárquicas previas al diagnóstico del cáncer de mama y con el dolor óseo previo a la metástasis ósea. Las PCM que presentaron alta expresión de CD105 en células estromales fusiformes, fibroblast-like, presentaron múltiples focos metastásicos dentro de dicho tejido. Además, estas PCM presentaron microcalcificaciones anárquicas en el estroma mamario previo al diagnóstico del cáncer de mama. Más aún, las PCM con elevada expresión de CD105 experimentaron dolor óseo previo al diagnóstico de las metástasis óseas.; y 3) la expresión de CD105 en las células estromales fusiformes, fibroblast-like, no asociadas a la vasculatura, es un biomarcador pronóstico independiente del tiempo libre de metástasis (MFS), particularmente metástasis óseas (BMFS). Por otro lado, a través del estudio prospectivo encontramos que la subpoblación de células estromales fusiformes CD105(+)/CD34(-), respecto a las células CD105(-)/CD34(-), tenía: 1) mayor expresión de CD146, proteína de adhesión de células vasculares 1 (CD106), receptor α del factor de crecimiento derivado de plaquetas (CD140α o PDGFRα), desmina y subunidad beta de la enzima prolil 4-hidroxilasa (P4Hβ); 2) semejante capacidad de auto-renovación/clonado para dar un número equivalente de unidades formadoras de colonias fibroblásticas (CFU-F)/ 100 células cultivadas, pero las CFU-F de las células estromales fusiformes CD105(+)/CD34(-) presentaron mayor tamaño, es decir, tenían mayor número de células, con un área/célula menor; 3) mayor tasa de proliferación celular, lo cual coincidió con un mayor porcentaje de células en fase de duplicación celular (fase S); 4) mayores niveles de especies oxigendas reactivas (ROS) mitocondriales y totales; 5) mayor expresión génica de MCAM (CD146), factor de transcripción 2 de la Familia RUNX (RUNX2), ligando del receptor del factor nuclear kappa-β (RANKL), VCAM (CD106) y tenascina C (TNC); 6) mayor capacidad para inducir la migración de las células tumorales mamarias humana MCF-7 y mayor capacidad para inducir la proliferación de las células tumorales mamarias humana MDA-MB231; y 7) mayor capacidad para inducir la expresión de genes asociados con la stemness y la diferenciación osteogénica, especialmente aquellos que confieren a las células tumorales características de células madre con propiedades osteoblásticas, en las líneas celulares tumorales MCF-7 y MDA-MB231. Por lo tanto, todos estos resultados nos indican que existen características diferenciales entre ambas subpoblaciones, y es necesario e interesante realizar futuras investigaciones para conocer en mayor profundidad los mecanismos moleculares por los cuales influyen en la evolución del cáncer de mama. Finalmente, de todo lo expuesto, surge que la presencia de CAFs CD105(+)/CD34(-) tiene un impacto significativo en el pronóstico de las PCM. Estos CAFs pueden servir como biomarcadores en el diagnóstico clínico, terapia y pronóstico de este tipo de cáncer. Por lo tanto, estudiarlos nos permitiría identificar de forma oportuna a las pacientes con alto riesgo de desarrollar metástasis óseas, así como definir estrategias diagnósticas y terapéuticas en las etapas más tempranas de la enfermedad.
Ingeniería de la proteína BLS para la construcción de dispositivos nanofotónicos y mediciones estructurales basadas en nanoscopía de fluorescencia
(Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 18 de septiembre de 2024) Sosa, Santiago; Goldbaum, Fernando Alberto; Levi, Valeria
La fabricación de nanoestructuras a partir de moléculas biológicas es un campo de investigación muy activo. En 2006 se desarrolló un método revolucionario, llamado “Origamis de ADN”, para formar estructuras nanométricas a base de DNA. Diversos trabajos demostraron que estas estructuras podían funcionar como sistemas de andamiaje donde organizar nanopartículas, fluoróforos y proteínas, y las aplicaciones de los origamis de ADN se expanden día a día. Las proteínas pueden aportar una herramienta alternativa y complementaria al campo de la nano- fabricación. En comparación con el ADN, las proteínas tienen la ventaja de poseer mayor rigidez estructural, gran diversidad de funciones químicas y biológicas, y la capacidad de auto-ensamblarse en estructuras de mayor tamaño y complejidad. En este contexto, esta tesis explora la ingeniería de una proteína específica para el diseño de dispositivos nanofotónicos, es decir, estructuras fabricadas en base a proteínas que sirvan para manipular luz e interacciones luz-materia en escala nanométrica. La proteína modelo se llama Lumazina Sintasa de Brucella (o BLS por sus siglas en inglés). La misma es un homo-decámero, ensamblado como dímero de pentámeros. Algunas ventajas de emplearla como bloque de construcción son su alta termoestabilidad y su resistencia frente a desnaturalizantes químicos. Así mismo, sus extremos N-terminales se encuentran libres y disponibles para la fusión con otros polipéptidos así como cualquier otro tipo de moléculas. En primer lugar, aprovechando que el decámero de BLS forma una cavidad que podría albergar pequeñas moléculas, se incorporaron en ella fluoróforos y se caracterizaron sus propiedades ópticas en este entorno. Luego, combinando de manera novedosa dos metodologías de microscopía de molécula única, se caracterizó la movilidad y la orientación relativa de dichos fluoróforos respecto a la proteína. Con este método fue posible determinar que los fluoróforos se ubican en la cavidad en dos orientaciones preferenciales. Es destacable que esta información estructural se obtuvo en un microscopio óptico, a temperatura ambiente, y en entorno líquido, y de hecho se observaron transiciones dinámicas de los fluoróforos entre las dos orientaciones preferenciales. Estos experimentos constituyen avances en dos frentes. Por un lado, los resultados obtenidos demuestran que la nana fabricación por ingeniería de proteínas es una estrategia prometedora y ampliamente aplicable para estudiar las interacciones entre moléculas pequeñas y proteínas, así como una herramienta atractiva para controlar la orientación de los fluoróforos empleando un andamio biológico, allanando el camino para aplicaciones en bionanofotónica que dependen de la orientación molecular. Por otro lado, la metodología desarrollada representa un paso importante en la tendencia actual de obtener información estructural de biomoléculas en condiciones biológicamente relevantes, en incluso de observar dinámicas. En este sentido, en otro capítulo de esta tesis, expandimos este concepto modificando a BLS para aplicar nanoscopías de fluorescencia con resolución nanométrica, y así medir, en condiciones biológicamente relevantes, las dimensiones de la proteína. Otra investigación de BLS como plataforma para dispositivos nanofotónicos fue el ensamblado de sistemas multicromofóricos. Usando la multiplicidad de funcionalidades que ofrece BLS, se incorporaron grupos funcionales de especificidad en un extremo de un pentámero, y fluoróforos en el otro extremo. Este constructo multicromofórico fue evaluado como marcador para microscopía de super-resolución por ubicación de moléculas individuales, con el objetivo de obtener un marcador más eficiente que los tradicionales. Si bien se logró marcar y visualizar actina con BLS por super-resolución, no se hallaron grandes mejorías respecto a otros marcadores existentes o desarrollados en simultáneo con esta tesis. Finalmente, con el objetivo de ensamblar nano-antenas ópticas basadas en BLS, se estudió el ensamblado de nanopartículas de oro sobre los extremos de BLS. Se lograron obtener oligómeros de nanopartículas de oro mediante dos estrategias diferentes que involucran a BLS. Estudios de partícula única revelaron que dichas poblaciones son heterogéneas. Este enfoque requiere de más investigación para obtener protocolos que permitan fabricar nanoantenas con control estequiométrico de proteínas y nanopartículas.
Nanopartículas multifuncionales para suministro controlado de enzimas
(Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 08 de noviembre de 2024) Montero Oleas, Andrea Cristina; Aldabe Bilmes, Sara Alfonsina; Marceca, Ernesto José
Los nanomateriales ofrecen un gran potencial para dirigir moléculas hacia lugares específicos dentro de fluidos. Se han explorado diversos tipos de nanoobjetos, como liposomas, polímeros y nanopartículas, como nanovehículos (NVs). Entre ellos, los NVs inorgánicos son especialmente ventajosos debido a su bajo costo, buena biocompatibilidad y la capacidad de modificar su superficie para una liberación dirigida. Dentro de un nanovehículo, una molécula está protegida de la degradación y puede liberarse en el sitio deseado mediante estímulos externos como químicos, magnetismo, luz o ultrasonido. La luz es especialmente prometedora por ser no invasiva y permitir el control remoto. Las nanopartículas de sílice mesoporosa (mSiO2) destacan por su tamaño ajustable, su estructura porosa y la posibilidad de funcionalizar la superficie, lo que las hace ideales para aplicaciones en nanomedicina. Las nanopartículas de oro (AuNPs) aportan propiedades únicas a los sistemas basados en mSiO2 gracias a sus bandas de resonancia plasmónica superficial localizada. Esto permite una conversión eficiente de luz en calor mediante el efecto fototérmico. Esta combinación de alta capacidad de carga y propiedades fototérmicas se utiliza en las partículas core-shell Au@mSiO2. Para diseñar estas partículas, es crucial considerar factores como el diámetro de las partículas, el tamaño y la funcionalización de los poros, y la forma del core de oro para optimizar la eficiencia fototérmica y la liberación dirigida. Esta tesis presenta una nueva síntesis de partículas de Au@mSiO2 con poros grandes, con el objetivo de encapsular proteínas de manera efectiva para aplicaciones en terapia proteica. Se exploró el mecanismo de síntesis mediante un método one-pot, logrando un diseño reproducible de partículas Au@mSiO2 con un control preciso del tamaño. Para obtener partículas con poros grandes, se utilizaron métodos de síntesis por crecimiento de semillas, donde se creció una capa de sílice con poros más grandes sobre una semilla pre-sintetizada. Se investigaron dos estrategias para crear estas estructuras: (1) usar agentes expansores de poros para producir capas de sílice con poros de hasta 7 nm de diámetro, y (2) emplear crecimiento estratificado en un medio bifásico, donde grandes hemimicelas actuaron como plantillas para crear poros de hasta 20 nm de diámetro. La estabilidad de las partículas sintetizadas se evaluó en condiciones que simulan ambientes fisiológicos (100 mM PBS) para determinar su fiabilidad en aplicaciones biomédicas. La estabilidad de las nanopartículas dependió del método de síntesis y de la concentración de partículas. El método de crecimiento bifásico resultó en nanopartículas más estables, que mantuvieron su forma durante hasta 3 días en un medio de alta salinidad, incluso a concentraciones por debajo del límite de solubilidad de la sílice. Se demostraron las capacidades de retención y protección de proteínas de las nanopartículas sintetizadas utilizando tres proteínas modelo: albúmina de suero bovino, peroxidasa de rábano y proteína fluorescente roja, cada una con estructuras y pesos moleculares diferentes. Los resultados mostraron que la capacidad de absorción de proteínas estaba directamente relacionada con el tamaño de los poros y la estructura de las proteínas. Además, las proteínas encapsuladas en nanopartículas de poro grande demostraron una mayor estabilidad en comparación con las proteínas libres en solución, indicando que las paredes de los poros protegen eficazmente las proteínas de factores de estrés ambientales. En conclusión, esta tesis presenta un método de síntesis optimizado que combina métodos one-pot y crecimiento bifásico para producir nanopartículas con tamaños de poro ajustables (de 3 a 20 nm), diámetros finales controlados (~100 nm), alta estabilidad en condiciones cercanas a las fisiológicas, y que son óptimas para retener proteínas. Estas nanopartículas de Au@mSiO2 con poros grandes representan un avance significativo en el campo de la nanomedicina, ofreciendo una plataforma prometedora para la liberación controlada de proteínas.
Regímenes de incendios naturales y antrópicos en ecosistemas de la vertiente oriental de los Andes Patagónicos (40-46° S), desde la transición Holoceno Medio-Tardío : reconstrucciones en base al análisis de polen y carbón en sedimentos de lagos y turberas
(Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2024) Giaché, Yamila Soledad; Bianchi, María Martha; Pizarro, Haydée Norma
Los incendios son una de las principales perturbaciones que afectan a los bosques de todo el mundo y tienen importantes repercusiones económicas, sociales y ecológicas. Las fluctuaciones climáticas y las prácticas de manejo humano del entorno, son los principales factores que inciden en los patrones espaciales y temporales de ocurrencia de incendios. En la Patagonia, situada al sur de Sudamérica y atravesada por la Cordillera de los Andes de norte a sur, existe una gran diversidad de climas y ambientes que determinan la existencia de diferentes comunidades vegetales en un marcado gradiente de precipitación oeste-este. Estas características convierten a la Patagonia en un lugar ideal para estudiar cómo los incendios afectan los gradientes bioclimáticos en regiones templadas de Sudamérica. El objetivo principal de esta Tesis es analizar los regímenes de incendios en respuesta a las variaciones climáticas y los cambios en las comunidades vegetales a lo largo de dos gradientes bioclimáticos oeste-este de Patagonia Norte (PN) y Patagonia Central (PC), durante el Holoceno Tardío. Para ello, se analizaron muestras de polen y de carbón vegetal de sedimentos lacustres en dos valles cordilleranos (El Laguito del Morro, Argentina, y Mallín El Toqui y Laguna Alta en Chile). Los resultados mostraron que, entre los 4200 y 2000 años cal AP, el patrón de vegetación y de los incendios a lo largo del gradiente fue más homogéneo en PC que en PN. Entre los 2000 y 300 años cal AP, los registros de polen y de carbón vegetal sedimentario (CVS) de PN y PC indicaron condiciones más húmedas en PC, en comparación con PN, al oeste de los Andes, se observó una expansión de bosques de Weinmania tricosperma y al este dominaron bosques mixtos de Nothofagus- Austrocedrus. En cambio, en PC, el lado oeste mostró pocos cambios, mientras que en el lado este, sitios cercanos a la cordillera tienen una mayor cobertura boscosa que aquellos cerca de la estepa. Además, en PN se observó un aumento generalizado en el régimen de incendios, especialmente superficiales. En cambio, en PC el régimen de incendio mostró fluctuaciones. Estas diferencias en los regímenes de incendios entre ambos gradientes podrían estar influenciadas por: 1) la influencia estacional del Modo anular del Sur (SAM) en PN y permanente en PC–Sur, 2) la variabilidad de El Niño Oscilación del Sur (ENOS) y su influencia sobre las precipitaciones y la temperatura en PN. En los últimos 300 años cal AP los registros de PN y PC mostraron un aumento de los taxones exóticos y, aumento de los incendios superficiales de origen antrópico como consecuencia del poblamiento europeo y los consecuentes cambios en el uso de la tierra. Los principales cambios en la cobertura de bosque luego de la colonización europea están vinculados al pastoreo, el clareo de áreas de bosque para pastoreo y la colonización de especies exóticas. Tanto el hombre como el clima fueron factores importantes que influyeron en la dinámica del fuego durante los últimos milenios.
Teoría de juegos y sistemas de ecuaciones diferenciales parciales
(Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2024) Miranda, Alfredo Manuel; Rossi, Julio Daniel; Acosta Rodríguez, Gabriel
En esta tesis proponemos diferentes juegos de suma cero para dos jugadores, jugados en dos tableros. Se demuestra que estos juegos tienen una función valor que convergen uniformemente cuando un parámetro que controla la longitud de los pasos posibles tiende a cero, a soluciones viscosas de diferentes sistemas de ecuaciones diferenciales parciales, parabólicos y/o elípticos. Las principales novedades y modificaciones de trabajos anteriores se dan en la forma de pasar de un tablero a otro, utilizando tanto el azar como la toma de decisiones de los jugadores. Se abordan cuatro problemas diferentes. En el primer problema se destaca la utilización de dos juegos diferentes en cada tablero (paseos al azar y Tug-of-War), y una regla de cambio de tablero a través del azar. El valor de este juego converge uniformemente a la única solución viscosa de un sistema parabólico/elíptico. En el segundo problema proponemos un juego asimétrico, donde en un tablero se usa el azar para saltar de un tablero al otro, mientras que en el otro tablero uno de los jugadores decide entre jugar en ese tablero, o saltar al otro. A través de este juego obtuvimos un sistema con una ecuación de tipo obstáculo. Finalmente, en los dos últimos problemas utilizamos un juego en el que en cada tablero, es uno de los jugadores quien decide entre jugar o saltar al otro tablero. Con este juego obtenemos soluciones viscosas del problema de las dos membranas en la versión elíptica y en la versión parabólica, para dos operadores de tipo p−laplaciano normalizado, utilizando un juego denominado Tug-of-War with noise.
tesis de prueba
(2024-09-22) Bongiovanni, Lucia

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