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Pharmacological characterization of ionotropic receptor antagonists on guinea-pig myenteric neurons.
Get PDFTesis (Maestría en Ciencias en Biología Molecular)"El sistema nervioso enterico (ENS) esta formado por una serie de redes neuronales complejas capaces de controlar y modular la mayoría de las funciones gastrointestinales. Los somas de las neuronas entéricas se localizan en dos principales plexos ganglionados, el mientérico y el submucoso. Estas expresan al
menos dos familias de canales iónicos activados por ligando (LGIC), los Cys-loop y los P2X. Los receptors Cys-loop más comumente expresados por las neuronas entéricas son los nicotínicos, (activados por acetilcolina; nACh), 5HT3 (activados
por serotonina; 5HT) y GABAA (activados por ácido−γ-amino-butírico; GABA). Para estudiar los efectos y funciones de estos receptores, los investigadores utilizan antagonistas como hexametonio (para receptores nACh), ondansetron (para
receptores 5HT3) y para los receptores GABAA, picrotoxina y bicuculina. En general, estos antagonistas son considerados específicos sobre los receptores mencionados, aunque hay evidencia experimental de que algunas de estas substancias inhiben a más de un LGIC. El objetivo de este trabajo fue investigar la especificidad de estos antagonistas sobre LGIC en neuronas mientéricas del intestino delgado de cobayo. Nosotros usamos la técnica de Patch Clamp en su configuración de célula completa para medir las corrientes entrantes inducidas por
los receptores nACh, 5HT3, GABAA y P2X, usando virtualmente concentraciones máximas de ACh (1 mM), 5HT (1 mM), GABA (0.3 mM) y ATP (1 mM). Fue caracterizado el efecto de cada antagonista sobre los receptores P2X y Cys-loop mencionados. Para ello se obtuvieron curvas concentración-respuesta. Por una
parte, encontramos que hexametonio inhibió solo las corrientes inducidas por ACh y por otra parte picrotoxina y bucuculina inhibieron las corrientes inducidas por ACh, 5HT y GABA, mientras que no afectaron aquellas inducidas por ATP. Sin
embargo, picrotoxina fue menos potente que ondansetron y que el hexametonio para inhibir las corrientes inducidas por 5HTo ACh, respectively. Nuestros datos muestran que hexametonio es específico sobre los receptores nACh, picrotoxina y bicuculina pueden inhibir todos los receptores Cys-loop estudiados en este trabajo. Ondansetron parece ser específico sobre los receptores 5HT3.""The enteric nervous system (ENS) consists in a series of complex neuronal networks able to control and modulate many of the gastrointestinal functions. Enteric neurons form two major ganglionated plexuses, the myenteric and the submucosal, and express at least two families of ligand-activated ion channels (LGIC), the Cys-loop and P2X. The Cys-loop receptors most commonly present in
enteric neurons are the nicotinic (activated by acetylcholine; nACh), 5HT3 (activated by serotonin; 5-HT) and GABAA (activated by γ-amino-butyric acid; GABA). To study the effects and functions of these receptors researchers have been using antagonists such as hexamethonium (for nACh receptors),
ondansetron (for 5HT3 receptors), and, for GABAA receptors, picrotoxin and bicuculine. In general, these antagonists had been considered as specific on the mentioned receptors, although there is experimental evidence indicating that at least some of these substances might also inhibit more than one LGIC. The aim of this work was to investigate the specificity of these antagonists on LGIC in
myenteric neurons from the guinea-pig small intestine. We used the Whole-Cell configuration of the Patch Clamp techniques to measured inward currents mediated by nACh, 5HT3 and GABAA receptors using virtually maximal concentration of ACh (1 mM), 5HT (1 mM), GABA (0.3 mM) and ATP (1 mM). The effect of each receptor antagonists was tested and concentration-response curves were obtained for the mentioned Cys-loop and P2X receptors. On one hand, we found that hexamethonium inhibited only the currents induced by ACh. On the other hand, picrotoxin and bicuculline inhibited the currents induced by ACh, 5HT and GABA whereas did not affect those induced by ATP. However, picrotoxin was less potent than ondansetron or hexamethonium to inhibit currents induced by 5HT or ACh, respectively. Ondansetron did not inhibit the GABA-evoked currents. Our data shows that hexamethonium is specific on nACh receptors and picrotoxin and bicuculline can inhibit all Cys-loop receptors tested in this study. Ondansetron appears to be specific on 5HT3 receptors.
Evaluación del desarrollo de la actividad sulfatorreductora en un lodo granular metanogénico de diferentes tamaños.
Get PDFTesis (Maestría en Ciencias Ambientales)"En reactores de lecho de lodo anaerobio de flujo ascendente (UASB) se han evaluado diversas estrategias para obtener un lodo granular sulfatorreductor a partir de un lodo granular metanogénico, dada la diversidad de microorganismos presentes en el lodo, los cuales se encuentran en forma de agregados o gránulos. Entre las estrategias para obtener un lodo sulfatorreductor se encuentran la inhibición de los microorganismos metanógenos, bioaumentación mediante la adición de cultivos puros de bacterias sulfatorreductoras (BSR) y la modificación de diferentes condiciones de temperatura, pH y substrato para favorecer a la población de BSR presentes en el lodo. Sin embargo, se requiere de prolongados periodos para obtener una biomasa completamente sulfatorreductora. En el presente trabajo se evaluó el efecto del diámetro de gránulo en la obtención de lodo sulfatorreductor en reactores UASB inoculados con lodo granular metanogénico. Las diferentes fracciones de lodo se caracterizaron mediante pruebas de actividad específica y NMP. El diámetro promedio se determinó mediante el análisis de imagen. Se evaluó el desempeño de cuatro reactores inoculados con el lodo original (R1) y con las fracciones de mayor a menor tamaño (R2 a R4) respectivamente al usar una mezcla etanol‐lactato o etanol. Se obtuvieron tres facciones de lodo granular con tamaño promedio de 3.0, 2.5 y 1.7 mm a partir de un lodo granular metanogénico (2.7 mm). La actividad metanogénica de las fracciones con la mezcla etanol‐lactato fue mayor a medida que aumentó el tamaño de gránulo de 0.53 a 0.62 g DQO‐CH4/g SSV‐d. La actividad sulfatorreductora con etanol fue menor a medida que aumentó el diámetro de gránulo (0.24, 0.36 y 0.58 g DQO‐H2S/g SSV‐d). Las fracciones de lodo presentaron mayor Ks con lactato (0.34, 0.14, 0.43 y 011 g DQO/L) pero mayor qmax con etanol (0.29, 0.17, 0.25 y 0.35 g DQO‐H2S/g SSV‐d). Durante los 236 días de operación se varió el TRH (de 1 a 0.66 d), la relación DQO/SO − 24 (de 1.34 a 0.67) y la fuente de carbono (mezcla de etanol‐lactato o etanol). La remoción de DQO de los cuatro reactores fue mayor a 88%. Después de 66 días de operación, el R4 inoculado con la fracción más pequeña (1.7 mm) presentó mejor desempeño sulfatorreductor, la concentración de sulfuro fue de 106 mg/L y la DQO removida por BSR fue 9.7%.""Different strategies to obtain a sulfate reducing sludge from a methanogenic one have been evaluated in upflow anaerobic sludge bed reactors (UASB), due to the diversity of microorganisms in the granular sludge, which develop into aggregates or granules. The inhibition of methanogenic microorganisms, biougmentation with pure cultures of sulfate reducing bacteria (SRB) and the modification of different conditions of temperature, pH and substrate are among the strategies to obtain a sulfate reducing sludge. However, long time periods are required before a sulfate reducing biomass could be obtained. In the present work it was evaluated the effect of the granule diameter over the development of a sulfate reducing granular sludge in UASB reactors inoculated with methanogenic granular sludge. The different fractions of sludge were characterized by specific activity and most probable number of SRB tests. The mean diameter was determined by imaging analysis. The performance of four reactors inoculated with the original sludge (R1) and the fractions from big to small (R2 to R4), respectively was evaluated using a mixture of ethanol‐lactate or ethanol. Three granular sludge fractions were obtained with a mean diameter of 3.0, 2.5 and 1.7 mm, from the granular methanogenic sludge (2.7 mm mean diameter). The methanogenic activity of the fractions with a mixture of ethanol‐lactate increased with the diameter from 0.53 to 0.62 g COD‐CH4/g VSS‐d. The sulfate reducing activity with ethanol decreased as the granule diameter increased from 1.7 to 3.0 mm the activity was 0.24, 0.36 and 0.58 g COD‐H2S/g VSS‐d, respectively. The granular sludge fractions had higher Ks with lactate (0.34, 0.14, 0.43 and 011 g COD/L) but a higher qmax with ethanol (0.29, 0.17, 0.25 and 0.35 g DQO‐H2S/g VSS‐d). During 236 days of operation the HRT (from 1 to 0.66 d), the COD/SO − 24 ratio (from 1.34 to 0.67) and the carbon source (ethanol‐lactate mixture or ethanol) were varied. The COD removal in the four reactors was higher than 88%. After 66 days of operation, R4 inoculated with the smallest fraction (1.7 mm) had a better sulfate reducing performance, the sulfide production was 106 mg/L and the COD removal by SRB was 9.7%. At the end (236 d) the SO − 24 removal efficiencies in reactors 1‐4 were 11.85, 10.58, 10.94 y 13.66 % and the sulfide production were 122.5, 107.9, 113.4 and 141.1 mg H2S/L, respectively.
High-gain nonlinear observer for simple genetic regulation process
Get PDF"High-gain nonlinear observers occur in the nonlinear automatic control theory and are in standard usage in chemical engineering processes. We apply such a type of analysis in the context of a very simple one-gene reg-ulation circuit. In general, an observer combines an analytical di?erential-equation-based model with partial measurement of the system in order to estimate the non-measured state variables. We use one of the simplest observers, that of Gauthier et al., which is a copy of the original system plus a correction term which is easy to calculate. For the illustration of this procedure, we employ a biological model, recently adapted from Goodwin´s old book by De Jong, in which one plays with the dynamics of the concentrations of the messenger RNA coding for a given protein, the protein itself, and a single metabolite. Using the observer instead of the metabolite, it is possible to rebuild the non-measured concentrations of the mRNA and the protein.
Impact of redox mediators on colour removal of azo and anthraquinone dyes by anaerobic granular sludge under mesophilic and thermophilic conditions
Get PDF"Investigou-se o efeito de diferentes mediadores redox (MR) na remoção de cor de corantes azo e antraquinônico pelo uso de lodo granular anaeróbio sob condições mesofílicas (30ºC) e termofílicas (55ºC). Comprovou-se em experimento em batelada que a adição de concentrações catalíticas de MR pode ter um efeito marcante nas taxas de descoloração do corante azo Reactive Red 2 (RR2), mas o mesmo comportamento não pode ser obtido com o corante antraquinônico Reactive Blue 5 (RB5). Entretanto, com ambos os corantes, o simples aumento da temperatura de incubação para condições termofílicas fez acelerar consideravelmente os processos de descoloração, comparados com condições mesofílicas. Por exemplo, a constante de primeira ordem "k" da redução dos corantes RR2 e RB5, foi aumentada em 6,2 e 11 vezes, respectivamente, à 55ºC quando comparado com 30ºC. Por fim, comprovou-se em experimentos de fluxo contínuo, a boa performance do tratamento termofílico na descoloração redutiva de corantes azo.""The effect of different redox mediators (RM) on colour removal of azo and anthraquinone dyes was investigated with anaerobic granular sludge under mesophilic (30ºC) and thermophilic (55ºC) conditions. Batch experiments revealed that an addition of catalytic concentrations of RM provided a remarkable effect on the decolourisation rates of the azo dye Reactive Red 2 (RR2), but the same effect could not be obtained with the anthraquinone dye Reactive Blue 5 (RB5). Nevertheless, for both dyes, the temperature increase to thermophilic conditions was an effective strategy to considerably accelerate the decolourisation process compared to mesophilic conditions. For instance, the first-order rate constant "k" of RR2 and RB5 reduction, was increased in 6.2 and 11-fold, respectively, at 55ºC in comparison with 30ºC. Such an effect of the temperature on the reductive decolourisation of azo dye was also verified in continuous flow experiments.
Modeling and simulation of genetic regulation systems
Get PDFTesis (Doctorado en Control y Sistemas Dinámicos)"Los modelos físicos y matemáticos son herramientas indispensables en el procesamiento de información biológica de la célula viva; desde una vía de señalización simple hasta una red compleja regulatoria. La predicción de modelos detallados de grandes redes podrá revolucionar la forma en que los investigadores estudian las enfermedades complejas; así como el diseño de nuevos medicamentos. En esta tesis se hace un esfuerzo para presentar dos diferentes escalas de redes de genes. Primero, mostramos las ventajas de la simulación Monte Carlo, y segundo, aplicamos un análisis simple dinámico en el campo de los circuitos genéticos elementales. En este sentido, trabajamos dos problemas principales en dos escalas diferentes de redes de genes: i) el proceso de clustering en redes genéticas usando el modelo de Potts y ii) el comportamiento dinámico controlado de pequeños circuitos de genes. Con respecto al primer inciso, analizamos el clustering de tales redes considerando los datos de expresión de microarreglos que definen las dimensiones en la red. Como una idea novedosa, introducimos la definición de entropía como una condición fundamental que todo algoritmo de clustering debe satisfacer. Considerando nuestro uso del modelo espinorial de Potts a la expresión de genes, introducimos una interacción dependiente de la distancia entre puntos vecinos siguiendo las ideas de Domany y colaboradores. Concerniente a las pequeñas redes de genes, se emplearon dos observadores para monitorear el desarrollo de esos procesos fundamentales en detalle. Es importante mencionar que una de las publicaciones logradas por este trabajo fue incluida en la lista seleccionada de tópicos contemporáneos en áreas de física biológica de la revista de investigación Virtual Journal of Biological Physics en Agosto 2005 (Vol.10, Issue 3).""As the Biology of information processing in the living cell shifts from study of single signal transduction pathways to increasingly complex regulatory networks, physical and mathematical models become indispensable tools. Detailed predictive models of large genetic networks could revolutionize the ways the researchers study complex diseases as well as the design of modern medication. In this thesis, an attempt is made to present two different levels of description in models of genetic networks. First we show the advantages of Monte Carlo simulations and second, we apply simple dynamical analysis to the field of elementary genetic circuits. In these sense, we work on two main problems at two different scales: i) the gene clustering process of large genetic network using Potts model and ii) the much better controlled dynamical behavior of small genetic circuits. With respect to the first issue, we analyze the clustering that can occur in such networks as revealed by the microarray gene expression data defining the edge lengths of the network. As a novel idea, we use entropy to impose a basic condition that all clustering algorithm must satisfy. Regarding our usage of the Potts spin model to the gene expression data points, we introduce a distance-depending interaction between neighboring points following ideas of Domany and his collaborators. Concerning the small genetic circuits, the potential employment of two Observers for monitoring these fundamental processes is developed in detail. It is worth mentioning that the published version of the latter development was included in the selected list of contemporary topical areas in biological physics studies of the Virtual Journal of Biological Physics research in August 2005 (Vol. 10, No. 3).
Tipificación por métodos moleculares de microorganismos acidófilos presentes en los terreros de lixiviación de mexicana de cananea.
Get PDFTesis (Maestría en Ciencias en Biología Molecular)"La detección y tipificación de microorganismos acidófilos de ambientes mineros, macro o microscópicamente mediante su cultivo con medios selectivos requiere de varios días y en algunos casos su identificación llega solo a nivel de género. El método de tipificación basado en el análisis de genes de ADNr 16S ha probado ser una herramienta poderosa, que ha logrado expandir nuestro conocimiento de la diversidad microbiana y su filogenia. Los métodos moleculares tienen la ventaja de poder tipificar organismos que se encuentran en pequeñas cantidades o que son de difícil cultivo in vitro y han tenido una valiosa aplicación en la tipificación de consorcios bacterianos de la industria minera en procesos de biolixiviación, los cuales son procesos que ayudan a recuperar metales de sulfuros primarios difícilmente recuperables de manera económica exclusivamente por métodos químicos. Dentro de los organismos importantes en estos procesos, podemos citar a bacterias pertenecientes al género Leptospirillum, Sulfobacillus, Acidithiobacillus, Acidiphilium y archaeas pertenecientes al género Ferroplasma. Estos microorganismos forman parte de la comunidad microbiana responsable de la generación del drenaje ácido de mina. Dentro de sus características de estas bacterias podemos citar que son quimilito autótrofas, tienen movilidad por la presencia de flagelo y poseen respuestas de quimiotaxis para censar y adaptarse a su medio ambiente, lo cual es importante ya que tienen que adherirse a la superficie de los minerales de los cuales obtienen su energía. Por ejemplo, el género Ferroplasma spp. son microorganismos acidófilos que ayudan a acelerar la velocidad de extracción de metales a partir de minerales sulfurosos, mediante la regeneración del Fe3+ y oxidando pirita a pH ácido. Son aerobios, heterótrofos, crecen mejor en presencia de e xtracto de levadura.""The detection and micro and macro characterization of acidophilic microorganismspresent in a mine environment by culturing on a selective medium requires the employment of several days and in some cases it is only possible the identification at genus level. The characterization method based on gene analysis of 16S rDNA has proved to be a powerful tool to achieve a deeply knowledge regarding the microbial diversity and its phylogeny. The molecular methods have the advantage of characterize organisms which are present at small traces or which are difficult to culture in vitro conditions. These methods have been very valuable in the characterization of bacterial consortium in bioleaching processes of recalcitrant materials for the mining industry. The bioleaching process involves a high capacity to recover primary sulfur metals which are hardly extractable in an economical way by chemical methods. Among the most important microorganisms for this process we can mention bacteria such as Leptospirillum, Sulfobacillus, Acidithiobacillus, Acidiphilium and archaea such as the Ferroplasma genus. These microorganisms belong to the microbial community responsible of the acid mine drainage generation. These microorganisms are chemiolithoautotrophic, they have mobility due to the presence of a flagellum and possess chemiotaxis responses in order to sense and to adapt to its environment which is important because they have to attach to the mineral surfaces to obtain energy. The Ferroplasma spp. are acidophilic microorganisms which accelerate the sulfide minerals alteration through the Fe3+ regeneration, by oxidizing the pyrite and the ferrous ion under acidic conditions. It is also aerobic and heterotrophic microorganism and grows better in the presence of yeast extract.
Identificación de genes inducidos en la etapa inicial de la transición levadura-micelio de Yarrowia lipolytica por medio de hibridación substractiva bajo supresión
Get PDF"Varias especies de hongos se caracterizan por exhibir un comportamiento dimórfico, manifestado como la capacidad para crecer en forma de levadura o de micelio dependiendo de las condiciones ambientales. El dimorfismo, se ha propuesto como un mecanismo de respuesta a factores externos y representa un atributo importante para el desarrollo de virulencia de varias especies patógenas. Yarrowia lipolytica es un hongo dimórfico no patógeno, el cual en los últimos años ha sido utilizado como un modelo excelente para el estudio de dimorfismo. Diversos estudios han demostrado que factores ambientales como el pH y la fuente de carbono, participan en la regulación de la transición dimórfica en este hongo. En este sentido, se realizó la construcción de una Genoteca Substractiva (SSH) de Yarrowia lipolytica durante la etapa inicial de la transición levaduramicelio in vitro (3 h), empleando el cDNA obtenido de células crecidas en un medio Glu-pH3 como control, y el cDNA de las células crecidas en GlcNAc-pH6 como condición problema. Se aislaron y secuenciaron 133 clonas, y se agruparon en 91 contigs que corresponden a 77 unigenes. En el grupo de genes seleccionados, se identificaron secuencias involucrados en biosíntesis de proteínas, producción de energía, señalización, metabolismo, entre otros. Como ejemplos podemos mencionar una deshidrogenasa, una hexoquinasa, una proteína HSP10, una ATP4 sintasa, una metiltransferasa y Rac. El analísis de RT-PCR confirmó la expresión diferencial de 19 transcritos, los cuales se expresan durante la etapa inicial de la transición levadura-micelio. La participación de algunos de estos genes ha sido reportada durante el proceso de germinación de teliosporas en el hongo fitopatógeno Ustilago maydis, sugiriendo su participación en los procesos de diferenciación celular en hongos. Adicionalmente, identificamos que algunos de los genes obtenidos en la SSH, son inducidos por el cambio de pH o de la fuente de carbono.""Several fungal species exhibit a dimorphic transition, expressed as the capacity to grow in a yeast like form or in a micelial form depending on the environmental conditions. Dimorphism, has been proposed as a response mechanism to external factors, and represents an important attribute for the development of virulence by a number of pathogenic fungal species. Yarrowia lipolytica is a dimorphic non pathogenic fungi, which has been used as an excellent model for the study of fungal dimorphism. It has been demonstrated that environmental factors such as pH of the media and carbon source are inductors of the yeast to hypha transition of Y. lipolytica. We constructed a substractive library (SSH) of Y. lipolytica during the initial stage (3 h) of the in vitro yeast to hypha transition, using the cDNA of cells grown un a media with Glu-pH3 as control, and the cDNA of cells grown in GlcNAc-pH6 as the problem condition. We isolated and sequenced 133 clones, which were grouped into 91 contigs corresponding to 77 unigenes. The isolated sequences encode genes involved in protein biosynthesis, energy production, signaling, metabolism, binned others, including a dehydrogenase, an hexoquinase, a heat shock protein HSP10, an ATP4 synthase, a methyltransferase and a Rac protein. Our analysis confirmed the differential expression of 19 of these genes during the initial stage of the yeast to hypha transition. Some of these genes have been reported to participate during teliospore germination in the pathogenic fungus Ustilago maydis, suggesting a role for these genes in processes of cellular differentiation in fungi. In addition, we observed that some of the genes isolated by SSH were induced by changes in pH or carbon source.
El ácido retinoico y la proteína morfogenética de hueso 2 inducen conjuntamente la osteogénesis en dos clonas de preadipocitos 3T3
Get PDFTesis (Maestría en Ciencias en Biología Molecular)"Las células troncales mesenquimales pueden diferenciarse en adipocitos, osteocitos, condrocitos o miocitos, aunque desconocemos como es que células que han iniciado la diferenciación en uno de estos linajes pueden transdiferenciarse en otro. Para determinar el potencial osteogénico de los preadipocitos 3T3-F442A y 3T3-F442A/C4, analizamos su respuesta a compuestos que inhiben la adipogénesis y estimulan la osteogénesis. En medio adipogénico adicionado con proteína morfogenética de hueso 2 (BMP-2), ambas líneas celulares mostraron un alto grado de diferenciación adiposa, evaluado por su acumulación lipídica o su actividad de glicerol-3-fosfato deshidrogenasa, aun en presencia de ácido retinoico (AR), un probado agente anti-adipogénico. En estas condiciones, los inhibidores de desacetilasas de histonas (iHDACs) apicidina y ácido valproico inhibieron ambos rasgos adipogénicos en 63% y 30%, respectivamente. La tricostatina A, otro iHDAC, no afectó la expresión de estos caracteres en ninguna de las dos líneas. En condiciones osteo-inductoras, el AR y la BMP-2 indujeron conjuntamente un incremento de ocho veces en la actividad de fosfatasa alcalina, un marcador intermedio de osteogénesis, en ambas clonas de preadipocitos. Este efecto no se observó con ninguno de los iHDACs ensayados. Asimismo, el AR y la BMP-2 indujeron la transcripción de los marcadores osteogénicos Runx2 (13 veces), fosfatasa alcalina (10 veces) y osteocalcina (17 veces), así como la mineralización de la matriz extracelular, un fenotipo de osteocitos maduros. En conclusión, nuestros resultados muestran que el AR y la BMP-2 inducen conjuntamente la osteogénesis en los preadipocitos 3T3-F442A y 3T3-F442A/C4, que este efecto no es ejercido en estas células por iHDACs a los que previamente se atribuyó tal capacidad y que ambas clonas de preadipocitos poseen similar potencial osteogénico.""Mesenchymal stem cells can differentiate into adipocytes, osteocytes, chondrocytes or myocytes, although it is unknown whether cells that have initiated the differentiation into one of these lineages can be transdifferentiated into another. To determine the osteogenic potential of 3T3-F442A and 3T3-F442A/C4 preadipocytes, we analyzed their response to compounds that inhibit adipogenesis and stimulate osteogenesis. In adipogenic medium supplemented with bone morphogenetic protein 2 (BMP-2), both cell lines showed a high degree of adipose conversion as assessed by lipid accumulation or glycerophosphate dehydrogenase activity, even in the presence of retinoic acid (RA), a proven antiadipogenic agent. Under these conditions, the histone deacetylase inhibitors (iHDACs) apicidin and valproic acid inhibited both adipogenic traits by 63% and 30%, respectively. Trichostatin A, another iHDAC, did not affect the expression of these characters in any of the two cell lines. In osteoinductive conditions, RA and BMP-2 cooperatively induced an eight-fold increase in alkaline phosphatase activity, an intermediate osteogenic marker, in both preadipocyte lines. This effect was not observed with any of the iHDACs assayed. RA and BMP -2 also induced the transcription of osteogenic markers Runx2 (13-fold), alkaline phosphatase (10-fold) and osteocalcin (17-fold), as well as the mineralization of extracellular matrix, a mature osteocytes phenotype. In summary, our results show that RA and BMP-2 cooperatively induce osteogenesis of 3T3-F442A and 3T3-F442A/C4 preadipocytes, that this effect is not exerted in these cells by iHDACs to which such capacity was previously attributed and that both preadipocyte lines possess a similar osteogenic potential.
Polystyrene grafting of CNx nanotubes for the elaboration of polystyrene-based nanocomposites.
Get PDFTesis (Doctorado en Nanociencias y Nanotecnología)"This thesis is concerned to the development of novel engineered surface materials using nitrogen-doped carbon nanotubes (CNx) that were grafted with polystyrene (PS) chains using in situ radical polymerization controlled by nitroxides. The chemically modified carbon nanotubes were used in the preparation of polymer-nanotube composites with the aim of improving the dispersion of nanotubes within the matrix, but also the
interfacial adhesion between them. The in situ polymerization method to graft polymer chains over CNx nanotubes involved the radical attachment of a system initiator-controller that could follow a Nitroxide Mediated Radical Polymerization (NMRP) in solution. This technique take advantage of the enhance reactivity of CNx nanotubes, and their electrical and mechanical properties, producing low structural damage. An extensive characterization was performed on the obtained modified nanotubes in order to evaluate the covalent polymer-grafting, as well as the material structural changes and physico-chemical properties. Some of the used techniques mainly involved microscopy, spectroscopy and physico-chemical methods, among them SEM, HRTEM and allied techniques, FTIR, Raman spectroscopy, ESR, TGA, etc. The polymer-grafted nanotubes were produced at several reaction conditions, and compared to materials physically mixed. The produced polymer-grafted CNx nanotubes were used as nanofillers to prepared polymer nanocomposites using several kinds of matrices (amorphous PS, semicrystalline polyethylene oxide (PEO) and immiscible blends PS-PEO). The structural and physical differences observed due to changes in dispersion and interactions were described for each polymer matrix. In addition, the polymer nanocomposites prepared with polymer-grafted
CNx nanotubes were compared with sonicated MWNT and CNx nanotubes. The nanocomposite characterization involved morphogical, thermal, electrical and mechanical properties using microscopy, TGA, DSC, dielectric spectroscopy and DMA. Interesting results were obtained, as elastic modulus enhancement and conductivity at low loadings in PS matrices. In other cases, a preparation challenges were found when producing PEO and PS-PEO, due to solution technique and immiscibility of the materials.
Determinación de parámetros cinéticos y de inhibición por sulfuro en un reactor UASB sulfato-reductor.
Get PDFTesis (Maestría en Ciencias Ambientales)"Las características principales de los drenajes ácidos de minas (DAM) son la alta concentración de sulfato (hasta 110 mM), metales disueltos, principalmente hierro (hasta 91 mM) y un pH entre 2-3. Para la remediación de los DAM la sulfatorreducción es una alternativa atractiva ya que involucra la producción biológica de sulfuro de hidrógeno, precipitación de los sulfuros metálicos y neutralización del agua con la alcalinidad producida por el metabolismo microbiano. El tratamiento de los DAM por sulfatorreducción requiere el adecuado conocimiento y modelación de datos cinéticos, ya que proporcionan la base para comprender el efecto que tienen los compuestos inhibitorios sobre el proceso. El sulfuro de hidrógeno no disociado (H2S) es la forma de sulfuro más tóxica hacia las BSR debido a que puede penetrar la membrana celular. En el mismo sentido, los metales pesados pueden ser inhibitorios o tóxicos para las bacterias sulfatorreductoras (BSR), ya que afectan su crecimiento y actividad metabólica debido a que reaccionan con grupos sulfhidrilo (-SH) y remplazan cofactores. La inhibición que el sulfuro y los metales provocan sobre los microorganismos es de tipo no competitivo, en la cual el inhibidor reduce la velocidad máxima específica de utilización de sustrato (qmax), pero no altera la constante de afinidad por sustrato (Ks). Debido a que el hierro es el metal más abundante en los DAM, su estudio es de gran importancia, por lo que es necesaria una mejor comprensión de la relación entre el hierro y la sulfatorreducción para emplear efectivamente este proceso en el tratamiento de los DAM. El objetivo de este trabajo fue investigar el efecto inhibitorio del sulfuro y del hierro sobre el proceso sulfatorreductor en consorcios anaerobios, a partir de la determinación de los parámetros cinéticos: qmax, Ks, constante de inhibición por sulfuro (KI) y constante aparente de inhibición por hierro (KI app de Fe+2). Se utilizó un reactor UASB que se operó bajo dos regímenes alternadamente, en lote para la determinación de las cinéticas y en continuo entre cada uno de los lotes. La operación del reactor en lote se llevó acabo en 3 etapas: en la etapa I se determinaron qmax y Ks; en la etapa II se hicieron pruebas de inhibición con sulfuro para determinar la KI y en la etapa III la adición de diferentes concentraciones de hierro permitió determinar la KI app de Fe+2.""The main characteristics of the acid mine drainages (AMD) are high concentrations of sulfate (up to 110mM), dissolved metals, mainly iron (up to 91mM), and low pH (2-3). The remediation of AMD by sulfate reduction is an attractive alternative treatment because is a bioprocess based on biological hydrogen sulfide production, followed by metal sulfide precipitation and neutralization of the water by the alkalinity produced by the microbial metabolism. The treatment of AMD by sulfate reduction requires knowledge of the kinetic data and its modeling, since they provide the basis for the understanding of the effect that the inhibitory compounds could have over the process. The undissociated hydrogen sulfide (H2S) is generally assumed as the main toxic form of sulfide, because only neutral molecules permeate the cell membrane. In the same way, heavy metals can inhibit or be toxic for the sulfate reducing bacteria (SRB) and can cause a potentially negative impact on the growth and activity, because they may react with sulfhydryl groups (-SH) and replace cofactors. The type of inhibition that sulfide and metals cause over the microorganisms is non competitive; in which the inhibitor reduces the maximum specific rate of substrate utilization (qmax), but does not alter the substrate affinity constant (Ks). The study of iron inhibition becomes important due to its abundance in AMD; thus, it is necessary a better understanding of the relationship between iron and sulfate reduction to effectively employ this process in the treatment of AMD. The objective of this thesis was to investigate the inhibitory effect of sulfide and iron over the sulfate reduction process using anaerobic consortia and to determine the kinetic parameters: qmax, Ks, sulfide inhibition constant (KI) and iron inhibition constant (KI app of Fe+2). An UASB reactor was used for the experiments and was operated under two regimes, in batch for the determination of the kinetic parameters and in continuous between each batch. The batch operation was performed in three stages: in stage I, qmax and Ks were determined; in stage II, assays with sulfide were performed to determine its inhibition constant KI and in stage III, the addition of different concentrations of iron allowed the determination of the apparent inhibition constant caused by iron (KI app of Fe+2).