Desarrollo, Producción e Innovación en la Investigación científica

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    Nanoarcillas magnéticas para ser utilizados en la degradación del colorante ácido naranja 7
    (2017) Crivello, Mónica Elsie; Mendieta, Silvia Nazaret; Elías, Verónica; Cuello, Natalia; Gerbaldo, María Verónica; Oliva, Marcos; Eimer, Griselda Alejandra
    Los Hidróxidos Dobles Laminares (HDL), son valiosos materiales del grupo de las nanoarcillas que poseen propiedades características en función de su composición. Dicha familia de compuestos inorgánicos de estructura laminar, presenta la siguiente fórmula general: [M2+(1-x) M3+x (OH)2]x+ [An-x/n mH2O]x-, donde M2+ y M3+ son cationes de metales di y trivalentes, mientras que A representa el anión, m es el número de moléculas de agua del espacio interlaminar; x puede variar entre 0,17 y 0,33; dependiendo de la combinación de metales di y trivalentes. Las propiedades de los HDL están fuertemente influenciadas por la composición y naturaleza de los aniones y cationes. Cuando los metales de síntesis utilizados son Mg-Al y el anión de interlámina es el carbonato, se obtiene la Hidrotalcita (HT), el cual es una arcilla presente en la naturaleza. Si otros metales reemplazan total o parcialmente al Mg y/o Al, o se modifica el anión de interlámina se obtienen compuestos con estructura tipo HT. Reemplazar a dichos cationes por especies de Fe, confieren a las nanoarcillas propiedades específicas, como ser el magnetismo. Por otra parte, es conocido que para el tratamiento de aguas contaminadas se han obtenido interesantes resultados aplicando procesos foto-Fenton que se basan en la reacción redox entre las especies de Fe2+/Fe3+ y el peróxido de hidrógeno (H2O2), con la consecuente generación de radicales libres responsables de la degradación de los compuestos orgánicos [2]. Así, existe una tendencia en el estudio de la inmovilización de las especies de Fe sobre materiales sólidos con el objetivo de desarrollar catalizadores para procesos Fenton en fase heterogénea. En este trabajo se presenta el estudio de nanoarcillas sintetizadas con Mg-Al, sustituidas parcialmente con diferentes relaciones molares de especies de Fe2+ y Fe3+. Dichos materiales obtenidos fueron caracterizados mediante Difracción de Rayos X (DRX) y Magnetometría de muestra Vibrante (VSM). El material que presentó mejores propiedades estructurales y magnéticas fue evaluado como catalizador en el proceso foto-Fenton de degradación del colorante azoico Ácido Naranja 7 (AO7) utilizando H2O2 como oxidante y radiación UV-vis. Las nanoarcillas de Mg-Al modificadas con especies de Fe, se sintetizaron por el método de coprecipitación a 65oC. La relación de M2+/M3+ se mantuvo en 2, y el porcentaje molar teórico de los M2+ fue de 70% Mg2+ y 30 % Fe2+. El contenido del Fe3+, se varió con respecto al del Al3+ con el fin de estudiar su influencia en la estructura y en el magnetismo de los mismos. La síntesis se llevó a cabo a pH 10±0,2, con el agregado de NaOH y en atmósfera de N2 para evitar la oxidación del Fe2+. La fuente de los metales utilizados fue cloruro, el cual resulta como anión de interlámina. Luego de la coprecipitación, se dejó el sólido en agitación durante 2 horas, para mejorar la calidad del sólido. Posteriormente se lavó hasta pH 7, en centrífuga para finalmente secarlo en estufa a 90°C. Mediante DRX, se observó la fase laminar tipo HT en todas las muestras, advirtiéndose mejoría en dicha estructura en los porcentajes intermedios de 30-40% de Fe3+. En todas las muestras se aprecia la presencia de especies de óxidos de hierro, aumentando la calidad de los mismos a medida que se aumenta el contenido de Fe3+. En la muestra con 50% de Fe3+, se observan mayor presencia de picos que representan la formación de dichos óxidos fuera de la estructura laminar. Los óxidos obtenidos son Fe2O3 y la espinela reducida de Fe3O4, ya que se parte de Fe2+. En la muestra con 40% Fe3+, se observa la fase de NaCl, no extraído durante el lavado. En cuanto a la respuesta magnética, se observa que con mayor y menor contenido de Fe3+, la muestra presenta comportamiento ferromagnético (Figura 1-II), al igual que la muestra con 20% Fe3+. En cambio, las muestras con contenidos intermedios muestran comportamiento superparamagnético. La muestra con 40% Fe3+, además de presentar dicho comportamiento, también posee mayor momento magnético, lo que indicaría que los óxidos de hierro obtenidos presentan tamaño nanométrico. Conjuntamente, por DRX se observa que dichas partículas se encuentran más dispersas en la estructura laminar, obteniéndose una correcta relación carga Fe3+ y relación molar Fe2+/Fe3+=1,33; favoreciéndose la formación de óxidos nano dispersos. Teniendo en cuenta los parámetros anteriores, se estudió la degradación del colorante AO7, con la muestra con 40% Fe3+. Las reacciones se realizaron aplicando un proceso foto-Fenton utilizando un fotoreactor batch ya descripto monitoreando la concentración de AO7 por espectrofotometría de UV-vis a 485 nm y el consumo de H2O2 por titulación iodométrica modificada. Además se evaluó la mineralización del colorante midiendo el Carbono Orgánico Total (COT). Es importante aclarar que la solución inicial de AO7 de 20 ppm de concentración se puso en contacto en la oscuridad durante 45 min para alcanzar el equilibrio de adsorción-desorción del mismo sobre la superficie del catalizador. En este momento se sacó una muestra del reactor la cual se consideró como la muestra inicial y se comenzó a irradiar la solución. En estas condiciones se alcanzó una degradación de AO7 del 82% y al mismo tiempo una elevada mineralización (71% incluyendo la adsorción en la oscuridad), aunque hubo un bajo consumo del oxidante (29%). Esto nos indicaría que probablemente el oxidante no estaría participando activamente en el proceso de degradación. Así, se evaluó el mismo catalizador sin utilizar oxidante ni radiación, alcanzándose valores similares de degradación del colorante (90%) aunque la mineralización disminuyó ligeramente (60%). Estos resultados indican, que si bien las especies de Fe2+ y Fe3+ presentes en el material son suficientes para iniciar el proceso de degradación, logrando la decoloración de la solución por ruptura del grupo azo, la presencia tanto de radiación, como de peróxido daría lugar a una mayor generación de radicales libres capaces de continuar el proceso y elevar el porcentaje de la mineralización del colorante.
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    Nanoarcillas magnéticas : influencia del contenido de aluminio y hierro
    (2017) Cuello, natalia; Mendieta, Silvia Nazaret; Gerbaldo, María Verónica; Villalonga, Sergio; Pérez, Celso; Crivello, Mónica Elsie
    Las nanoarcillas de Al-Mg son compuestos tipo hidroltacita (HT) de estructura laminar, biocompatibles que pueden ser empleados como anfitriones de fármacos y en sistemas de liberación modificada. Las mismas diseñadas con metales que aporten características magnéticas, poseen potenciales aplicaciones en procesos de liberación de fármacos con el uso de campos magnéticos. En este trabajo se presenta los estudios realizados a nanoarcillas de Al-Mg-Fe2+-Fe3+, sintetizados por el método de coprecipitación con diferentes relaciones de Al3+/Fe3+, manteniendo la relación M2+/M3+=2. Se analizó la estructura obtenida mediante difracción de rayos X (DRX) y su respuesta magnética en un magnetómetro de muestra vibrante (VSM) a temperatura ambiente, con el propósito de obtener materiales súper paramagnéticos. El método de coprecipitación se realizó a 65 °C, pH constante 10±0,2 y atmósfera de N2. Se sintetizaron porcentajes molares del Al entre 50% y 90%. Mediante DRX se observó que a menor contenido de Al (50%) la formación de la estructura de laminar es baja, obteniéndose óxidos de α-Fe2O3 y Fe3O4 en menor proporción. Cuando se aumenta el contenido de Al, se obtiene una mejora en la estructura laminar y formación de los óxidos de hierro. El sólido obtenido con mayor porcentaje de Al (90%), presentó buena estructura laminar observándose las fases HT, siendo menor la presencia de óxidos de hierro, predominando el α-Fe2O3. En cuanto a las propiedades magnéticas, las nanoarcillas con 50% y 80% de Al, presentaron comportamiento ferromagnético, el cual se corresponde con el óxido α-Fe2O3 observado por DRX. Las nanoarcillas sintetizadas con porcentajes intermedios de Al, presentaron comportamiento súper paramagnético. Se observa que el momento magnético de saturación (Ms) es mayor para la muestra con 60% de Al, en la cual la relación Fe3+/Fe2+ es más cercano a un valor 2. Dichas condiciones favorecen la formación de especies magnéticas, tales como la magnetita (Fe3O4), los cuales se hallarían en el tamaño nanométrico deseado para dicho comportamiento. La muestra con mayor porcentaje de Al, no presentó respuesta magnética. Ambas cualidades, estructura laminar y comportamiento súperparamagnético, son deseadas en materiales para ser utilizados en el campo de la medicina y farmacia como en sistemas de liberación modificada, con aplicación de campos magnéticos.
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    Diseño de nanoarcillas magnéticas para ser utilizados como sistemas de liberación modificada
    (2017) Mendieta, Silvia Nazaret; Cuello, Natalia; Gerbaldo, María Verónica; Marchetti, Sergio; Oliva, Marcos; Pérez, Celso; Crivello, Mónica Elsie
    Las nanoarcillas de Mg-Al son compuestos laminares biocompatibles que tienen la propiedad de alojar fármacos en la zona interlaminar. El Naproxeno es un antiiflamatorio, el cual ha sido incorporado por el método directo en dichas nanoarcillas. A pH 9 se obtuvo la mayor incorporación del fármaco, el cual fue impregnado con nanopartículas magnéticas de γ-Fe2O3. Dicho sistema presentó comportamiento superparamagnético a temperatura ambiente, propiedad deseada para ser utilizada en biomedicina. Las nanoarcillas modificadas obtenidas se presentan como potenciales sistemas de liberación controlada y dirigida de Naproxeno, mediante campos magnéticos.
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    Incorporation and drug delivery of sodium indomethacin into nanoclays
    (2016) Mendieta, Silvia Nazaret; Gerbaldo, María Verónica; Pérez, Celso; Longhi, Marcela; Granero, Gladys Ester; Crivello, Mónica Elsie
    Layered double hydroxides (LDH) nanoclays have many applications as matrices in pharmaceutical fields as support for controlled release systems of drugs, vitamins, biomolecules, etc. γ-Indomethacin is a nonsteroidal anti-inflammatory drug (NSAID) used to reduce pain involved in osteoarthritis, rheumatoid arthritis, bursitis, gout, etc. This work reported studies of intercalation and release of nanoclay MgAl LDH-type material containing the anionic form of indomethacin in the interlayer region, starting from sodium indomethacin (IndoNa). Sodium Indomethacin hydrate was obtained by co-precipitation of Na2CO3 and the polymorph of indomethacin was observed. Intercalated compound was prepared via ion exchange, with different incorporation time. The host laminar solid was prepared by coprecipitation of Mg-Al salts at pH 10±0.2; on N2 atmosphere, and different aging time. By X-ray diffraction was observed the drug incorporation into nanoclay. The basal spacing obtained suggests that the drugs molecules are arranged in partially interdigitated bilayers and multiple arrangements were observed. The amount of intercalated IndoNa was determined by UV-visible spectroscopy. The host with less aging and ion exchange time presented a greater incorporation. Drug release studies were performed at 37.0±0.5 °C in dissolution media simulated, intestinal fluids at pH 7.4±0.05. The maximum release was 72 % for LDH-S, but none guest solid does not release more than 85% due to the strong interaction with the brucite layer. LHD-L has a longer aging and better layer structure resulting in reduced incorporation. This behavior determines the release time. This work provides significant in-sight into the important area of storage, transport, and delivering of anionic drug over time using MgAl-LDH as a drug delivery.
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    Nanoarcillas de al-mg: capacidad de carga y fotoprotección de naproxeno
    (2018) Mendieta, Silvia Nazaret; Gerbaldo, María Verónica; Romanin Llovel, Facundo; Fortuna, Franco; Pérez, Celso; Crivello, Mónica Elsie
    Los nanomateriales han adquirido un gran interés en el área de la biomedicina, debido a su gran variedad en diferentes aplicaciones. Las nanoarcillas aniónicas tipo hidróxidos dobles laminares (HDL) de Mg-AL son biocompatibles y presentan excelente comportamiento como absorbentes con una gran capacidad de carga de fármacos, con potenciales aplicaciones para sistemas de liberación modificada, tanto por vía oral como intravenosa. Las mismas pueden ser fácilmente sintetizadas y tienen como fórmula general [MII(1-x) MIIIx (OH)2]x+ (An–)x/nx- y H2O donde MII es un catión metálico, generalmente Mg; MIII es un catión tri metálico, normalmente Al; los mismos se encuentran octaédricamente coordinados, formando estructuras tipo brucita. Mientras que An–, es un anión orgánico o inorgánico, intercambiable que compensa la carga positiva generada por los diferentes cationes. En este trabajo se presenta el estudio de la variación del pH de síntesis (8-10) en nanoarcillas tipo HDL, incorporadas con naproxeno por el método de coprecipitación directa. Mediante DRX, se puede observar a bajos valores de en 2θ (003*), el pico relacionado a la incorporación de fármaco Nap entre las láminas. Debido a que dicha incorporación no es total, aproximadamente a los 11° en 2θ, se observa el solapamiento de ambos espacios basales correspondiente a la fase laminar con el anión Clen la zona interlaminar y el plano (009) perteneciente al Nap incorporado. La distancia interlaminar a bajos valores se encuentra de aproximadamente 2 nm, el cual corresponde a mono capas de moléculas de Nap levemente inclinadas. A 60° en 2θ, se encuentra el pico perteneciente al plano (110), característico de la fase brucita, el cual indica la distancia entre los cationes. Además, se observa que el pico perteneciente al plano (113) se encuentra poco definido, lo cual revela la existencia de una estructura poco cristalina en la formación laminar. Mediante UV-visible se obtuvo los contenidos de Nap incorporado en la nanoarcilla. A pH 9 y 10 se obtiene la mayor incorporación aproximadamente 64%. Las muestras sintetizadas aumentando el contenido Naproxeno y duplicando el contenido de sales ambos a pH 10, presentaron 40 y 35% respectivamente. Dicha disminución se puede atribuir al tiempo de contacto y volumen de intercambio, ya que dichas variables no fueron modificadas. Mediante microscopía de transmisión electrónica se observó la estructura laminar propia de dichos materiales la cual mejora a medida que se aumenta el pH. El tamaño de las partículas se encuentra entre los 100 y 200 nm, independientemente del pH utilizado. Este último parámetro es importante ya que dicho sistema puede ser utilizado en sistemas vía intravenosa.
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    Nanoarcillas en medicina: incorporación y tamaño de partícula
    (2018) Mendieta, Silvia Nazaret; Gerbaldo, María Verónica; Romanin Llovel, Facundo; Fortuna, Franco; Pérez, Celso; Crivello, Mónica Elsie
    Los nanomateriales han adquirido un gran interés en el área de la biomedicina, debido a su gran variedad de aplicaciones. Las nanoarcillas aniónicas tipo hidróxidos dobles laminares (HDL) de Mg-AL son biocompatibles y presentan excelente comportamiento como absorbentes con una gran capacidad de carga de fármacos, con potenciales aplicaciones para sistemas de liberación modificada, tanto por vía oral como intravenosa [1]. En este trabajo se presenta el estudio de la variación del pH de síntesis (8-10) en nanoarcillas tipo HDL, incorporadas con naproxeno por el método de coprecipitación directa [2]. Mediante difracción de rayos X, se analizó el pico a bajo ángulo el cual indica que el naproxeno se incorporó entre las láminas de la nanoarcilla. Por medio de espectroscopia UV-visible se estudió la capacidad de carga de las nanoarcillas sintetizadas, encontrándose que a pH 9 se obtuvo la mayor carga de naproxeno, con un 64%. Mediante microscopía de transmisión electrónica se observó la estructura laminar propia de dichos materiales la cual mejora a medida que se aumenta el pH. El tamaño de las partículas se encuentra entre los 100 y 200 nm, independientemente del pH utilizado. Este último parámetro es importante ya que dicho sistema puede ser utilizado en sistemas vía intravenosa. Con los resultados obtenidos se puede concluir que el sistema estudiado se presenta como prometedor sistema de liberación modificada del fármaco naproxeno, el cual se podrá utilizar por vía oral e intravenosa.
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    Degradación de contaminantes emergentes presentes en efluentes acuosos, empleando catalizadores tipo ferritas
    (2019) Crivello, Mónica Elsie; Gerbaldo, María Verónica; Mendieta, Silvia Nazaret; Elías, Verónica
    Se sintetizaron óxidos mixtos tipo ferrita siguiendo el método de Pechini modificado. Se obtuvieron cuatro series variando el catión +2: Co, Cu, Zn y Ni y su temperatura de calcinación (600°C, 800°C y 1000°C). Se caracterizaron las estructuras de los mismos por difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido. Por espectroscopia UV-Vis con reflectancia difusa se calcularon las energías de corte. Exceptuando la ferrita de Zn calcinada a 1000°C, todos los materiales serían potencialmente activos en procesos fotocatalíticos empleando radiación visible, ya que su energía de corte es inferior a 3 eV. Las propiedades magnéticas se evaluaron mediante un magnetómetro de muestra vibrante. En general las muestras presentaron buenas propiedades magnéticas. El aumento de la temperatura de calcinación mejora la magnetización de saturación de las muestras con Cu mientras que, en las series de Co, Ni y Zn disminuye. El campo coercitivo de las ferritas de Co y Cu disminuye a medida que aumenta la temperatura de calcinación, en cambio en las ferritas de Zn se observó un leve aumento. Las ferritas de Ni no mostraron variaciones significativas, pudiéndose encontrar en un régimen superparamagnético. Se evaluaron catalíticamente las ferritas de Co y Zn calcinadas a 800°C en procesos foto-Fenton heterogéneo para la degradación de diclofenac sódico. Se obtuvo una degradación del 100% del contaminante con ambos materiales en los primeros 15 minutos de fotoreacción empleando una lámpara UV-germicida de 8W y H2O2. Utilizando la ferrita de Co, se logró una mineralización del 86% del carbono orgánico total en 4 horas de fotoreacción.
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    Síntesis y caracterización de óxidos tipo ferritas de zn, cu, co y ni mediante el método de pechini modificado
    (2019) Crivello, Mónica Elsie; Gerbaldo, María Verónica; Cuello, Natalia; Elías, Verónica; Mendieta, Silvia Nazaret
    Se sintetizaron óxidos tipo ferritas siguiendo el método de Pechini modificado. Se obtuvieron cuatro series de: Co, Cu, Zn y Ni a los que se varió su temperatura de calcinación (600°C, 800°C y 1000°C). Se caracterizaron las estructuras por difracción de rayos X; mediante reducción con hidrógeno a temperatura programada se determinaron las especies presentes. Por espectroscopia UV-Vis con reflectancia difusa se calcularon las energías de corte. Exceptuando la ferrita de Zn calcinada a 1000°C todos los materiales serían potencialmente activos en procesos fotocatalíticos empleando radiación visible, ya que su energía de corte es inferior a 3 eV. Las propiedades magnéticas se evaluaron mediante un magnetómetro de muestra vibrante. El aumento de la temperatura de calcinación mejora la magnetización de saturación de las muestras con Cu mientras que, en las series de Co, Ni y Zn disminuye. El campo coercitivo de las ferritas de Co y Cu disminuye a medida que aumenta la temperatura de calcinación, en cambio en las ferritas de Zn mostró un leve aumento. Las ferritas de Ni no mostraron variaciones significativas, podrían encontrarse en un régimen superparamagnéticas. En general todas las muestras presentaron buenas propiedades magnéticas.
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    Tratamiento de efluentes de la industria olivícola. Una aproximación hacia su disposición final
    (2019) Crivello, Mónica Elsie; Álvarez, Dolores María Eugenia; Gerbaldo, María Verónica; Labuckas, Diana Ondina; Modesti, Mario; Mendieta, Silvia Nazaret
    Durante la elaboración de aceitunas se utilizan grandes caudales de agua, que generan efluentes con elevada carga orgánica, sales, pH alcalino, alta concentración de cloruros y polifenoles. Éstos se consideran tóxicos para vegetales, animales y microorganismos. El objetivo de este trabajo fue comparar el desempeño de distintos materiales, adsorbentes y coagulantes, en cuanto al tratamiento de los efluentes de aceitunas verdes de una industria representativa del noroeste de Córdoba, con el fin de acondicionarlos para etapas posteriores de tratamiento. Se compararon carbón activado, en concentraciones de 20 y 40 g/L como material adsorbente y cloruro férrico, como agente coagulante. Las propiedades estudiadas sobre los efluentes tratados fueron pH, concentración de fenoles totales y evolución de la turbidez. El material que demostró mayor adaptación del pH a los valores establecidos por la Norma reguladora, en conjunción con la mayor reducción de la concentración de fenoles totales, fue el carbón activado con concentración de 40 g/L. Los resultados obtenidos permiten avanzar en el acondicionamiento del efluente para continuar con la siguiente fase del tratamiento, en la que se considerarán procesos avanzados de oxidación.
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    Acondicionamiento de aguas residuales de la industria olivícola de Córdoba
    (2019) Crivello, Mónica Elsie; Álvarez, Dolores María Eugenia; Gerbaldo, María Verónica; Labuckas, Diana Ondina; Mendieta, Silvia Nazaret
    En Córdoba, Argentina, la olivicultura constituye una actividad económica de relevancia. En la producción de aceitunas verdes se genera gran cantidad de efluentes, que se caracterizan por presentar alta carga orgánica, elevada concentración de cloruros y polifenoles y sales con pH alcalino. Dichas aguas residuales representan un problema ecológico significativo para las regiones donde se concentra la producción. Actualmente, estos efluentes son acumulados en piletas de evaporación, lo cual no representa una solución. Éstos deben ser tratados para su eliminación, según la Normativa vigente. El tratamiento de este tipo de residuos industriales contempla una primera etapa de filtrado para eliminar sólidos de gran tamaño, como hojas y ramas; un segundo tratamiento con la adición de compuestos para la precipitación de sólidos disueltos y el acondicionamiento del pH. Finalmente, se emplean digestores aerobios, anaerobios o procesos oxidativos, entre otros, para el saneamiento definitivo del efluente. El objetivo del trabajo fue caracterizar efluentes provenientes de la elaboración de aceitunas y evaluar materiales adsorbentes y coagulantes (carbón activado y cloruro férrico) para su acondicionamiento. Los efluentes considerados presentaron valores de pH y de concentraciones de fenoles y fósforo totales, sólidos en suspensión y disueltos, que superan a los máximos previstos por la Norma reguladora. Asimismo, los valores de DBO y DQO se encuentran por encima de los límites establecidos. El material que demostró mayor adaptación del pH a los límites exigidos por la Norma vigente, en conjunción con la mayor reducción de la concentración de fenoles totales, DBO y DQO, fue el carbón activado, en concentración adsorbente de 40 g/L. Los resultados obtenidos permiten avanzar en el acondicionamiento del efluente para adecuarlo a la siguiente fase de tratamiento; la cual incluirá procesos catalíticos heterogéneos.