Ciencias con mención en Química
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Item Modificación superficial de polímeros por tratamientos químicos y físicos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-07-19) Ñañez Azaña, Robert Erick; Nakamatsu Kuniyoshi, JavierLos polímeros son materiales económicos y fáciles de procesar que cuentan con excelentes propiedades intrínsecas físicas y químicas. En la actualidad, se utilizan en numerosas aplicaciones remplazando a materiales más tradicionales como la madera, el vidrio o el metal. No obstante, existen aplicaciones que requieren de propiedades superficiales especiales que los polímeros no suelen poseer. Por este motivo, ha adquirido gran interés el desarrollo de técnicas que permiten modificar la superficie de los polímeros y mejorar su desempeño sin afectar sus excelentes propiedades intrínsecas. En este trabajo se presentan los aspectos principales a tener en cuenta al momento de modificar la superficie de un polímero con tratamientos químicos y físicos. Estos aspectos incluyen las características generales de los tratamientos de modificación, los reactivos más comunes, el tipo de especies activas presentes en los tratamientos físicos (radicales libres, iones, radiación, electrones, entre otros), algunas aplicaciones relativamente recientes y las principales ventajas y desventajas de dichos procedimientos. Asimismo, se explican brevemente algunas de las propiedades superficiales más comunes que se desean modificar y las herramientas experimentales que se utilizan para analizar los cambios producidos en la superficie del polímero. Finalmente, se realiza una comparación de las técnicas de modificación superficial en función a los grupos funcionales generados, el cambio de la morfología o rugosidad, el fenómeno de envejecimiento del polímero modificado y la factibilidad de la implementación a escala industrial.Item Control de plagas de Alphitobius diaperinus en la industria avícola mediante el uso de biotrampas en base a feromonas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-07-02) Guimas Mazzetti, Aldo Gustavo; Mansurova, MadinaEste trabajo consta de una revisión sobre el control de plagas de los insectos Alphitobius diaperinus (A. diaperinus) en granjas avícolas. Las plagas de estos escarabajos representan un problema serio para la industria avícola, pues las condiciones ambientales de humedad y temperatura en dichas granjas son óptimas para el desarrollo y crecimiento del A. diaperinus. Estos insectos ocasionan serios daños a la estructura física de la granja, pues destruyen el soporte compuesto de fibra de vidrio y Tecnopor, generando así altos gastos económicos a la empresa. En este trabajo se presenta una revisión sobre el control de plagas del A. diaperinus, la cual cubre diversos métodos para su control, entre ellos métodos químicos, biológicos y físicos, todos los cuales presentan ventajas y desventajas, que serán discutidas. Como alternativa a estos métodos, en este trabajo también se incluye el estado actual de la utilización de feromonas para combatir a A. diaperinus y su incorporación a biotrampas. Se presenta el funcionamiento de estas biotrampas en base a sistemas jale-empuje y se comentan los resultados obtenidos con las mismas.Item Radiofármacos en uso y en exploración para el diagnóstico de Alzheimer por tomografía de emisión de positrones (PET)(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-16) Uehara Oshiro, Diego Adrián; Salas Fernández, Paloma FrieddaLa enfermedad del Alzheimer (AD) es un desorden neurodegenerativo incurable que afecta a millones de personas en el mundo. Lamentablemente, hasta el momento no se ha desarrollado un método de diagnóstico adecuado que confirme con total seguridad que una persona padece de este tipo de demencia. La formación de las placas Aβ es uno de los principales biomarcadores en esta patología que se manifiesta desde la fase preclínica de la enfermedad, antes de que ocurra la disfunción sináptica y el deterioro cognitivo en el paciente. La detección temprana de este biomarcador, a través de distintas técnicas de neuroimagen, ayudaría a encontrar un mejor tratamiento para frenar o disminuir el progreso del Alzheimer. Entre las diferentes técnicas de imagen no invasivas que se emplean se encuentran: la resonancia magnética de imagen y la tomografía de emisión de positrones. La tomografía de emisión de positrones (PET) es una de las técnicas más comunes en medicina y, además, es de gran utilidad para detectar la formación de placas Aβ en el paciente. Esta técnica emplea moléculas pequeñas marcadas con radioisótopos, denominados radiofármacos, que interactúan selectivamente con órganos o tejidos y liberan energía, la cual es detectada y transformada en una imagen tridimensional. Los radiofármacos que han sido más estudiados para el diagnóstico del Alzheimer poseen en su estructura radionúcleos de 11C, 18F o metales de transición. Estos últimos presentan ciertas ventajas frente a los otros radioisótopos; por ello, en los últimos años se han desarrollado y explorado distintos complejos de coordinación para la detección de las placas Aβ. El presente trabajo comienza con una breve introducción al AD, en la cual se describen la incidencia, la prevalencia, las fases clínicas, los síntomas característicos, los factores de riesgo y los prospectos de futuros tratamientos para esta enfermedad. Asimismo, en el siguiente capítulo se presentan algunas generalidades del sistema nervioso central, los biomarcadores más importantes de esta afección y la hipótesis de la cascada amiloide. En el último capítulo, se explican las diferentes técnicas de neuroimagen empleadas para detectar los biomarcadores presentes en el Alzheimer. Además, se describen los agentes de diagnóstico basados en los radioisótopos de 11C, 18F y metales de transición.Item Revisión de métodos de detección del antígeno carcinoembrionario utilizando nanosensores(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-15) Farfan Benito, Johan Alexander; Hernández García, YulánEl antígeno carcinoembrionario (CEA) es un biomarcador tumoral cuya detección cumple un rol importante en el diagnóstico y monitoreo del tratamiento de algunos tipos de cáncer. Sin embargo, aún existe un amplio campo de desarrollo para mejorar la sensibilidad y especificidad de los ensayos actualmente utilizados en clínica para su detección. En ese sentido, la incorporación de los nanomateriales en el diseño de biosensores se presenta como una alternativa reciente para la obtención de mejores resultados en la detección de este biomarcador que pueden llevar al diagnóstico precoz de algunos tipos de cáncer. En este trabajo de investigación, se estudian los diferentes aspectos a tener en cuenta en el desarrollo de biosensores basados en nanomateriales para la detección de CEA. En primer lugar, se describen en detalle tres de los nanomateriales más utilizados, puntos cuánticos, nanopartículas magnéticas y nanopartículas de metales nobles, así como sus propiedades únicas y cómo éstas se pueden aprovechar en el diseño de biosensores. En segundo lugar, se presentan los dos tipos de bioreceptores más empleados, anticuerpos y aptámeros, los cuales permiten la captura selectiva del analito para su posterior detección, y las ventajas y desventajas de cada uno de ellos. En tercer lugar, se presentan las estrategias de conjugación para funcionalizar el nanomaterial con el bioreceptor y las situaciones en las que se emplea cada una de ellas. Finalmente, se describe cómo todos estos aspectos se han integrado en el diseño de varios tipos de biosensores del biomarcador CEA empleando técnicas analíticas diversas como la espectrometría de masas, la detección eléctrica y la detección óptica. Se discuten las ventajas y desventajas de estos métodos, y las tendencias futuras en este campo con el objetivo final de aplicar estos sensores en clínicas y hospitales para mejorar la calidad de vida del paciente.Item Enfermedad de Chagas: Identificación del factor de virulencia TcMIP como posible objetivo en el desarrollo de fármacos mediante RMN(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-04) Cevallos Lira, Marcelo; López Smith, Juan ManuelLas enfermedades tropicales desatendidas son un grupo de patologías que suelen afectar a los sectores menos privilegiados de la población, y pese a que comprometen gravemente la salud de los afectados y pueden llegar a ser mortales, no se les otorga la importancia debida. Hecho que se traduce en un desconocimiento general sobre las mismas y en falta de tratamientos efectivos. La enfermedad de Chagas, que pertenece a esta categoría, es una patología endémica de América causada por el Trypanosoma cruzi (T. cruzi), la cual se caracteriza por graves afecciones cardiacas; sin embargo, pese a que estadísticamente causa más perjuicios que la malaria y el dengue juntos, carece de tratamientos eficaces en su etapa crónica. En la búsqueda de nuevos fármacos se han identificado diferentes factores de virulencia del T. cruzi, dentro de los cuales destaca la proteína TcMIP (Potenciador de Infectividad de macrófagos de T. cruzi, según sus siglas en español), la cual es producida en el estadío infectivo del tripanosoma y cuya inhibición repercute negativamente en su capacidad infecciosa. En esta tesis proponemos establecer un punto de partida que facilite la implementación de una metodología de cribado molecular in vitro con TcMIP, en busca de potenciales inhibidores de esta proteína que permitan desarrollar fármacos para combatir el Mal de Chagas. Para ello se abordarán técnicas basadas en RMN, como STD, waterLOGSY y CSP, las cuales, además de proporcionar parámetros termodinámicos y cinéticos, permiten obtener información estructural clave que facilitará un diseño de fármacos más eficiente.Item Estudio químico de la reacción de geopolimerización en medio alcalino(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-04-07) Castañeda Estremadoyro, Álvaro Alejandro; Nakamatsu Kuniyoshi, JavierLos geopolímeros son materiales de construcción alternativos al concreto común, los cuales pueden cumplir la misma función, pero sin generar grandes cantidades de gases de efecto invernadero. Estos son preparados a partir de una materia prima rica en aluminio y silicio, la cual es activada mediante la adición de una solución acuosa de hidróxido de sodio y silicato soluble. La materia prima utilizada puede ser un residuo de alguna industria o proceso, por ejemplo, el generado de la producción de silicio elemental, la producción de energía mediante el consumo de combustibles fósiles y de la producción de acero. También se pueden utilizar derivados de minerales como materias primas para la preparación de geopolímeros, siendo el metacaolín la materia prima más utilizada de esta categoría. El presente trabajo describe los estudios realizados con el fin de elucidar el rol de cada uno de los componentes de la solución activadora y la materia prima en la formación y características del geopolímero. Se ha estudiado el efecto del silicato y del hidróxido de sodio en la disolución de la materia prima, y se encontró que ambos cumplen un rol importante en este proceso y en la cinética de la reacción. Asimismo, se ha estudiado el efecto de la velocidad de liberación del aluminato y silicato de la materia prima, la liberación de estas especies afecta tanto a la composición final del geopolímero, como a la cinética de la reacción. Finalmente, se ha estudiado el efecto de las condiciones de curado y la cantidad de hidróxido de sodio en las propiedades mecánicas de estos materiales, se ha encontrado una relación clara entre estos parámetros y la resistencia a la compresión del geopolímero formado.Item El uso de biomateriales naturales en la elaboración de apósitos para heridas: las membranas de alginato(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-03-03) Donayre Serpa, Reynaldo Alonso; Nakamatsu Kuniyoshi, JavierLa piel es un órgano de gran importancia para el ser humano por la extensa cantidad de funciones que cumple. En esta gran importancia estriba el interés que se tiene por diseñar sistemas cada vez más efectivos para la curación de heridas, que permitan una rápida recuperación de las funciones interrumpidas de protección y homeostasis, principalmente. En esta búsqueda por apósitos más efectivos, los biomateriales cumplen un rol central por el gran potencial que presentan. En este trabajo se realiza una revisión de algunos estudios que elaboran apósitos a partir de diversos biomateriales sintéticos y naturales (de origen proteico y polisacárido) y que, además, evalúan las propiedades de dichos materiales y su rol en el proceso de curación. En base a estos estudios y a las características propias de los biomateriales con los que se elaboran, se presentan ventajas y desventajas de los apósitos para su uso en la reparación del tejido dañado. En especial, el trabajo se centra en el alginato, polisacárido natural que posee características valiosas para su uso, como la capacidad para gelar en presencia de algunos cationes divalentes, y su carácter biocompatible y absorbente. Después de un detallado análisis de la estructura, proceso de obtención, caracterización y propiedades de este polímero, se estudian tres diferentes membranas que se pueden elaborar en base a éste: las películas, los hidrogeles y las esponjas de alginato. Para cada una de estas membranas se revisan las investigaciones en las que han sido utilizadas como apósitos para el tratamiento de heridas. También se evalúan los resultados obtenidos en dichos trabajos y se analiza cómo las características estructurales propias de cada membrana podrían mejorar el tratamiento de heridas.Item Estudio preliminar para el análisis de metabolitos secundarios en cáscaras de aguajes peruanos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-02-17) Guerrero Pinedo, Guillermo Enrique; Franco dos Santos, GabrielEl presente trabajo de investigación explora las posibilidades de análisis de los principales metabolitos secundarios presentes en la cáscara de aguajes peruanos. Como tal, esta parte del fruto constituye una fuente de contaminación, ya que actualmente no posee valor agregado como subproducto. En este sentido, se plantea que el estudio de la composición química, en relación a estos compuestos bioactivos, podría implicar una oportunidad para el aprovechamiento potencial de las cáscaras de estos frutos amazónicos. Para cumplir los objetivos de esta investigación, se realizó una amplia revisión bibliográfica partiendo de la importancia del fruto del aguaje en la Amazonía, en correlación con la valiosa composición química y nutricional de su pulpa. El conocimiento del alto contenido de ácidos grasos y ciertos compuestos antioxidantes importantes, ha permitido comprender su alta demanda, tanto para la población local como la industria alimentaria y cosmética; mientras que la cáscara ha sido por mucho tiempo considerada como un residuo acumulable. Seguidamente, se estudiaron los principales metabolitos secundarios que suelen encontrarse comúnmente en las cáscaras de diversos frutos tropicales. Se realizó una descripción de la naturaleza, ocurrencia en las plantas, propiedades químicas y aplicaciones de estos compuestos. Dentro de estos, se destacan los carotenoides, tocoferoles y compuestos polifenólicos, constituidos principalmente por taninos, tanto hidrolizables como condensados, y flavonoides. La revisión de diferentes investigaciones en la cáscara de variados frutos tropicales permitió identificar ciertos métodos pertinentes para el análisis de esta parte de los aguajes. En tal caso, el contenido total de los metabolitos secundarios mencionados puede cuantificarse, por ejemplo, mediante metodologías basadas en espectrofotometría UV-Vis. Además, en gran parte de estos trabajos suele evaluarse la capacidad antioxidante de los extractos de las cáscaras a través de ensayos con radicales o reacciones redox. No obstante, la información provista por estas metodologías solo permite caracterizar la materia prima a grandes rasgos; por lo que los métodos cromatográficos más sofisticados serían necesarios para determinar la identidad y cantidad de los compuestos bioactivos más importantes presentes. Finalmente, mediante experimentos de resonancia magnética nuclear sería posible la elucidación definitiva de la estructura química de dichos analitos. En base a esta información, se concluye que existe una interesante oportunidad de investigación para analizar los metabolitos secundarios de las cáscaras de aguajes peruanos. Consecuentemente, se considera que la propuesta de investigación más plausible debe partir de la obtención de la harina de las cáscaras secas de los diferentes morfotipos de aguaje, incluyendo el aguajillo, previamente acondicionadas, para luego estudiarlas con las técnicas instrumentales descritas.Item Análisis de composición de microbiota en procesos de sucesión ecológica en suelos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-02-17) Gonzales Matushita, Layla Mariana; Cosio Caravasi, Eric GabrielLos ecosistemas son comunidades complejas y dinámicas que cumplen funciones de gran importancia a escala planetaria, sirven como reservorios de recursos y alojan una gran diversidad de especies biológicas. Sin embargo, estas comunidades sufren variaciones a lo largo del espacio y tiempo, dichas variaciones pueden ser seguidas y estudiadas durante los procesos de sucesión ecológica, los cuales involucran procesos de extinción y repoblación en los ecosistemas. En este contexto, el cambio climático es un problema actual cuyas consecuencias afectan la diversidad biológica de los ecosistemas pudiendo desencadenar procesos de sucesión continua y dinámica. Estas consecuencias pueden ser notadas a un nivel macro como la alteración o destrucción de ecosistemas, pérdidas en la diversidad de especies en áreas determinadas, entre otros. Estos cambios macro se ven representados y pueden ser estudiados a un nivel micro por el análisis de microbiota de suelos. Esta microbiota es vital en los ecosistemas pues participa en los ciclos biogeoquímicos de los elementos necesarios para el desarrollo de la comunidad como lo son el nitrógeno, fósforo y carbono. Para su análisis, el presente trabajo presenta tres estrategias que proveen información de naturaleza complementaria y que, en su conjunto, permiten evaluar dinámicas sucesionales de una manera más precisa y con potencial predictivo.Item La matemática del sistema periódico de los elementos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-02-17) Flores Turpo, Alberto Einstein; Kong Moreno, MaynardEl presente trabajo de investigación muestra el estado del arte que se tiene sobre la matemática del sistema periódico, siguiendo un estudio fenomenológico. En primer lugar, se hace énfasis en la distinción entre tabla periódica, sistema periódico y ley periódica, centrándose así en el sistema periódico. Una vez hecha esta aclaración, se procede a mostrar el desarrollo de cada uno de los métodos propuestos que se usaron para estudiar el sistema periódico, empezando por el Análisis Jerárquico de Clusters, el cual a su vez presenta dos maneras de abordar el estudio del sistema periódico según la función de (dis)similitud que usa. Seguidamente se muestra el estudio del sistema periódico usando el análisis por agrupamientos y relaciones difusas. Finalmente, se desarrolla el análisis por redes neuronales y se muestran cómo estas pueden servir para estudiar el sistema periódico.