Revista Colombiana de Química

Identificação de alterações no perfil protetor de E. coli O157: H7 contra o tratamento com Ib-M1 e IONP@Ib-M1

Resumen Escherichia coli 0157:H7 es una bacteria patógena reconocida por su capacidad de resistencia a diversos antibióticos; razón por la cual, se generan complicaciones en el tratamiento de infecciones producidas por esta bacteria. El péptido Ib-M1 y el bioconjugado I0NP@Ib-M1 han surgido como una nueva alternativa antimicrobiana contra E. coli 0157:H7. El mecanismo de acción de Ib-Mi e I0NP@Ib-M1 contra esta bacteria aún es desconocido; por lo tanto, el objetivo de esta investigación fue identificar el cambio en el perfil de proteínas de E. coli 0157:H7 luego del tratamiento con Ib-M1 e I0NP@ Ib-M1 como primer paso para determinar su mecanismo de acción. Para esto, se llevó a cabo la obtención de proteínas, posteriormente se realizó una electroforesis bidimensional para finalmente realizar la determinación de la variabilidad de los perfiles proteicos. Una vez obtenidos estos perfiles, se llevó a cabo un análisis de varianza (AN0VA). Se identificaron 72 proteínas expresadas diferencialmente, las cuales pueden relacionarse con el efecto sobre el crecimiento de la bacteria en presencia de Ib-M1 e I0NP@Ib-M. Estas proteínas se encuentran involucradas en procesos de transferencia de grupos acilo (proteína Yhbs), translocación de lipoproteínas (proteína LolA) y transporte de aminoácidos (proteína GpmA), entre otros.

Abstract Escherichia coli 0157: H7 is a pathogenic bacterium which is recognized for the ability to resist multiple antibiotics; accordingly, complications occur in the treatment of infections caused by this bacterium. The Ib-M1 peptide and the I0NP @ Ib-M1 bioconjugate have emerged as a new antimicrobial alternatives against E. coli 0157: H7. The mechanism of action of Ib-M1 and I0NP @ Ib-M1 against this bacterium is still unknown; therefore, the goal of this research was to identify the change in the proteins profile of E. coli 0157: H7 after treatment with Ib-M1 and I0NP @ Ib-M1 as a first step to determine its mechanism of action. For this, the proteins were obtained first, and then a two-dimensional electrophoresis was performed to finally determine the variability of the protein profiles. 0nce the protein profiles were obtained, an analysis of variance (AN0VA) was carried out. 72 differentially expressed proteins were identified, which can be connected to the effect on the bacterium's growth in the presence of Ib-M1 and I0NP @ Ib-M. These proteins are involved in acyl groups transfer processes (Yhbs protein), lipoprotein translocation (LolA protein) and amino acid transport (GpmA protein), among others.

Resumo Escherichia coli O157: H7 é uma bactéria patogênica reconhecida por sua capacidade de resistir a vários antibióticos; razão pela qual, complicações são geradas no tratamento de infecções produzidas por essa bactéria. O peptídeo Ib-M1 livre e imobilizado em nanopartículas magnéticas de óxido de ferro (IONP @ Ib-M1) surgiu como uma nova alternativa antimicrobiana contra E. coli O157: H7 e isolados clínicos desta bactéria. O mecanismo de ação de Ib-M1 e IONP @ Ib-M1 contra E. coli O157: H7 ainda é desconhecido; Portanto, o objetivo desta pesquisa foi identificar a alteração no perfil proteico de E. coli O157: H7 após o tratamento com Ib-M1 e IONP @ Ib-M1 como um primeiro passo para determinar seu mecanismo de ação. Para isso, foi realizada a obtenção das proteínas, posteriormente foi realizada uma eletroforese bidimensional para finalmente determinar a variabilidade dos perfis protéicos. Uma vez obtidos os perfis de proteínas, foi realizada uma análise de variância (ANOVA). Os resultados mostram a identificação de proteínas expressas diferencialmente e que estão envolvidas em processos de transferência de grupos acila (proteína Yhbs), translocação de lipoproteínas (proteína LolA) e transporte de aminoácidos (proteína GpmA), entre outros.

Regulação da atividade enzimática do NMNAT de Leishmania braziliensis por peptídeos representativos derivados de sua extremidade N-terminal

Resumen El parásito intracelular Leishmania braziliensis es el agente causal de la leishmaniasis cutánea, enfermedad endémica de zonas tropicales, cuyos tratamientos farmacológicos son tóxicos y para la cual no se dispone de una vacuna en la actualidad. Por esta razón, el estudio de las proteínas relacionadas con el metabolismo energético del parásito es relevante dada su importancia para la supervivencia del mismo. En este estudio, utilizando como secuencia plantilla los primeros 18 residuos del extremo N-terminal de la proteína nicotinamida/ nicotinato mononucleótido adenilil transferasa de L. braziliensis (Lb-NMNAT), se sintetizaron péptidos implementando la estrategia Fmoc/ tert-Butilo en una resina Rink amida MBHA. Los péptidos se purificaron por cromatografía en columna C18 y se caracterizaron mediante RP-HPLC. La proteína recombinante 6xHisLb-NMNAT se expresó en células Escherichia coli M15 y se purificó parcialmente empleando cromatografía de afinidad a metales inmovilizados. De esta proteína se confirmó su actividad enzimática a través de ensayos enzimáticos directos analizados por RP-HPLC. Los péptidos sintetizados se utilizaron para evaluar su efecto sobre la actividad enzimática de la proteína 6xHisLb-NMNAT, observándose una modulación diferencial, lo cual resulta promisorio para el diseño de herramientas quimioterapéuticas basadas en la secuencia N-terminal de la proteína Lb-NMNAT.

Abstract The intracellular parasite Leishmania braziliensis is the etiological agent of cutaneous leishmaniasis, an endemic disease in the tropics, whose pharmacological treatments are toxic and for which there is currently no vaccine. For this reason, the study of proteins related to the energy metabolism of the parasite is relevant given its importance for its survival. In this study, based on the first 18 residues of the N-terminal end of the nicotinamide/nicotinate mononucleotide adenylyl transferase protein from L. braziliensis (Lb-NMNAT) as a template, peptides were synthesized implementing the Fmoc/tert-Butyl strategy in a Rink amide MBHA resin. The peptides were purified by C18 column chromatography and characterized by RP-HPLC. The recombinant 6xHisLb-NMNAT protein was expressed in Escherichia coli M15 cells and partially purified using immobilized metal affinity chromatography. The enzymatic activity of the protein was confirmed through direct enzymatic assays analyzed by RP-HPLC. The synthesized peptides were used to evaluate their effect on the enzymatic activity of the 6xHisLb-NMNAT protein, observing a differential modulation, which is promising for the design of chemotherapeutic tools based on the N-terminal sequence of the Lb-NMNAT protein.

Resumo O parasita intracelular Leishmania braziliensis é o agente causador da leishmaniose tegumentar, doença endêmica nos trópicos, cujos tratamentos farmacológicos são tóxicos e para a qual não existe vacina atualmente. Por este motivo, o estudo de proteínas relacionadas ao metabolismo energético do parasita é relevante dada a sua importância para a sua sobrevivência. Neste estudo, usando os primeiros 18 resíduos da extremidade N-terminal da proteína adenilil transferase de nicotinamida/mononucleotídeo nicotinato de L. braziliensis (Lb-NMNAT) como uma sequência modelo, os peptídeos foram sintetizados implementando a estratégia Fmoc/tert-Butil em uma resina Rink amida MBHA. Os peptídeos foram purificados por cromatografia em coluna C18 e caracterizados por RP-HPLC. A proteína recombinante 6xHisLb-NMNAT foi expressa em células de Escherichia coli M15 e parcialmente purificada usando cromatografia de afinidade com metal imobilizado. Desta proteína, sua atividade enzimática foi confirmada por meio de ensaios enzimáticos diretos analisados por RP-HPLC. Os peptídeos sintetizados foram utilizados para avaliar seu efeito na atividade enzimática da proteína 6xHisLb-NMNAT, observando uma modulação diferencial, o que é promissor para o projeto de ferramentas quimioterápicas baseadas na sequência N-terminal da proteína Lb-NMNAT

Ácido L-polilático (PLA) e na-notubos de carbono de paredes múltiplas (NTCPM) com possíveis aplicações industriais

Resumen En términos generales, es bien conocida la cualidad que poseen algunos polímeros de cambiar sus propiedades físicas y químicas finales mediante la adición de nanopartículas a la matriz polimérica para producir un material compuesto (MC). Esta investigación está basada en la obtención de un MC a partir de ácido poliláctico (PLA) y nanotubos de carbono de pared múltiple (NTCPM), muy empleado en la industria del envasado y dispositivos biomédicos, con el fin de ampliar su perfil industrial. Se desarrollaron cuatro mezclas de PLA y NTCPM, y se empleó polietilenglicol (PEG) como plastificante. Se evaluaron sus propiedades morfológicas, térmicas, mecánicas, termo-mecánicas, espectroscópicas, ángulo de contacto y cristalográficas. Se observó que los MCs presentaron degradación térmica a temperaturas inferiores a la matriz sin NTCPM, así como un aumento en el módulo de flexión y tensión en algunas de las muestras. Así mismo, se observó que los NTCPM pueden aumentar la cristalinidad del material y que, en algunos casos, se incrementa su rigidez, actuando como un aditivo útil para aplicaciones de mayor esfuerzo mecánico que la matriz. Del efecto de agregar PEG en los MC, se determinó que los NTCPM no restringen la movilidad de las cadenas poliméricas y se da un efecto plastificante, lo que permite mayor movilidad de la zona amorfa de las cadenas de polímero, como indica la literatura consultada. Finalmente, se concluyó que a mayores contenidos de NTCPM, se generan mejores valores en el módulo de flexión, esfuerzo máximo de flexión, módulo de elongación, esfuerzo de carga máxima y esfuerzo de ruptura, entre otras propiedades evaluadas.

Abstract The quality of some polymers to change their final physical and chemical properties by adding nanoparticles to the polymer matrix to produce a composite material (MC) is well known. This research is based on obtaining a MC from polylactic acid (PLA) and multi-walled carbon nanotubes (CNTMW), widely used in the packaging industry and biomedical devices, in order to expand its industrial profile. Four mixtures of PLA and CNTMW were developed, and polyethylene glycol (PEG) was used as a plasticizer. Their morphological, thermal, mechanical, thermo-mechanical, spectroscopic, contact angle, and crystallographic properties were evaluated. It was observed that the composites showed thermal degradation at temperatures below the matrix without CNTMW, as well as an increase in the modulus of flexion and tension in some of the samples. Likewise, it was observed that the CNTMW can increase the crystallinity of the material and that, in some cases, its rigidity is increased, acting as a useful additive for applications of greater mechanical stress than the matrix. From the effect of adding PEG in the composites, the CNTMW do not restrict the mobility of the polymer chains and a plasticizing effect occurs, which allows greater mobility of the amorphous zone of the polymer chains. In general terms, it was concluded that at higher CNTMW contents, better values were generated in the flexural modulus, maximum flexural stress, elongation modulus, maximum load stress and rupture stress, among other evaluated properties.

Resumo Alguns polímeros têm a propriedade de alterar suas propriedades físicas e químicas finais, adicionando nanopartículas à matriz polimérica para produzir um composto. Esta pesquisa baseia-se na obtenção de composto partir de ácido polilático (PLA) e nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT), amplamente utilizado na indústria de embalagens e dispositivos biomédicos, a fim de expandir seu perfil industrial. Foram desenvolvidas quatro misturas de PLA e MWCNT e o polietilenoglicol (PEG) foi usado como plastificante. Foram avaliadas suas propriedades morfológicas, térmicas, mecânicas, termo-mecânicas, espectroscópicas, ângulo de contato e cristalográficas. Observou-se que os compostos apresentaram degradação térmica em temperaturas abaixo da matriz sem MWCNT, além de aumento no módulo de flexão e tensão em algumas das amostras. Da mesma forma, observou-se que o MWCNT pode aumentar a cristalinidade do material e que, em alguns casos, sua rigidez é aumentada, atuando como um aditivo útil para aplicações de maior tensão mecânica que a matriz. A partir do efeito da adição de PEG nos compostos, determinou-se que o MWCNT não restringe a mobilidade das cadeias poliméricas e ocorre um efeito plastificante, que permite maior mobilidade da zona amorfa das cadeias poliméricas. Em termos gerais, concluiu-se que, com maiores teores de MWCNT, melhores valores foram gerados no módulo de flexão, tensão máxima de flexão, módulo de alongamento, tensão de carga máxima e tensão de ruptura, entre outras propriedades avaliadas.

Microencapsulação por secagem por pulverização a partir de um extrato dos cálices de Hibiscus sabdariffa L.

Resumen La investigación tuvo como objetivo definir las mejores condiciones de extracción asistida por ultrasonido de los cálices de H. sabdariffa L. y la obtención de polvos microencapsulados, mediante secado por aspersión. Los extractos fueron analizados, considerando como variables: disolvente (agua y agua/etanol) y la relación temperatura/tiempo de extracción (25 °C/60 min y 60 °C/30 min). Para el secado se evaluaron las variables temperatura de entrada (150 °C; 190 °C) y la mezcla de encapsulantes goma arábiga (G) y maltodextrina (MD) (G40/ MD60; G60/MD40). Los parámetros utilizados para el análisis fueron: rendimiento, pH, °Bx, composición química (fenoles y antocianinas totales, CLAE-EM) y capacidad antioxidante (DPPH). La mejor condición para la extracción de polifenoles resultó ser con agua:etanol (80:20), a 60 °C y durante 30 min. Se identificó la presencia de ácidos fenólicos, glicósidos de flavonoles y las antocianinas (delfinidina-3-sambubiósido y cianidina-3-sambubiósido), como las señales de mayor intensidad. Con el secado por atomización a 150°Cy con G60/MD40, se logró el mayor contenido de fenoles totales y antocianinas, sin embargo, la capacidad antioxidante se favoreció a 150 °C y con G40/MD60. Las micropartículas obtenidas podrían valorarse como materia prima para la elaboración de fitofármacos o alimentos funcionales, considerando su fácil manipulación, posible estabilidad y su valor antioxidante.

Abstract The objective of the research was to define the best conditions for ultrasound-assisted extraction of H. sabdariffa L. calyces, and to obtain microencapsulated powders, by spray drying. The extracts were analyzed, considering as variables: extracting solvent (water and water/ethanol) and the temperature /extraction time ratio (25 °C/ 60 min and 60 °C/30 min). Inlet air temperature (150 °C; 190 °C) and the mixture of gum arabic (G) and maltodextrin (MD) as encapsulating agents (G40/MD60; G60/MD40) were the variables studied. The parameters used for the analysis were: yield, pH, °Bx, chemical composition (phenols and total anthocyanins, HPLC-MS), and antioxidant capacity (DPPH). The best polyphenols extraction conditions were water:ethanol (80:20), at 60 °C for 30 min. The presence of phenolic acids, flavonol glycosides, and anthocyanins (delphinidin-3-sambubioside and cyanidin-3-sambubioside) were identified as the signals of highest intensity. Inlet air temperature at 150 °C and G60/MD40 allowed the highest total phenols and anthocyanins content. However, the antioxidant capacity was better at 150 °C and G40/MD60. The microparticle obtained could be used as an ingredient for the preparation of phytopharmaceuticals or functional foods, considering their easy handling, and antioxidant capacity.

Resumo O objetivo da pesquisa foi definir as melhores condições para a extração assistida por ultrassom de H. sabdariffa L. calyces e obter pós microencapsulados, por meio de secagem por pulverização. Os extratos foram analisados considerando-se variáveis: menstruação (água e água/etanol) e a razão temperatura/tempo de extração (25 °C/60 min e 60°C/30 min). Para a secagem, os variais foram avaliados: temperatura de entrada (150 °C; 190 °C) e mistura dos encapsulantes goma arábica (G) e maltodextrina (MD) (G40/ MD60; G60/MD40). Os parâmetros utilizados para a análise foram: rendimento, pH, °Bx, composição química (fenóis e antocianinas totais, HPLC-MS) e capacidade antioxidante (DPPH). A melhor condição de extração acabou com a água: etanol (80:20), a 60 °C e por 30 min. A presença de ácidos fenólicos, flavonol glicosídeos e antocianinas (delfinidin-3-sambubiosídeo e cianidin-3-sambubiosídeo) foram identificados como sinais de maior intensidade. Com a secagem por pulverização a 150°Ce com G60/MD40, foi atingido o maior teor de fenóis e antocianinas totais, no entanto, a capacidade antioxidante foi favorecida a 150 °C e com G40/MD60. As microcápsulas obtidas podem ser utilizadas como matéria-prima na preparação de fitofarmacêuticos ou alimentos funcionais, considerando seu fácil manuseio, possível estabilidade e seu valor antioxidante.

Perspectivas e aplicações reais do grafeno após 16 anos de sua descoberta

Resumen A 16 años del gran descubrimiento del grafeno los focos de atención vuelven a estar en este material con el reporte de su comportamiento superconductor dependiendo del apilado de sus capas. Sin embargo, su nombre durante estos últimos años no solo se ha relacionado a la superconductividad, sino que ha sido relacionado con una diversidad muy amplia de aplicaciones, en disciplinas muy diversas, entre las que cabe mencionar: materiales opto-electrónicos, electrodos para catálisis, dispositivos para tratamiento de desechos, biosensores, entre otros. Esto ha hecho que un gran número de grupos de investigación se hayan interesado no solo en estudiar sus propiedades, sino también en investigar nuevos métodos sintéticos que puedan ser escalables a niveles industriales, sin perder sus propiedades electrónicas y mecánicas. A pesar de los numerosos estudios y los recursos invertidos en grafeno no todas las aplicaciones han llegado a ser una realidad, en esta revisión se muestran algunas de las más exitosas.

Abstract 16 years after the great discovery of graphene, the focus and attention are again on this material after the report of its superconducting behavior depending on the stacking of its layers. The graphene has not only been related to superconductivity but has also been related to a wide diversity of applications, in very diverse disciplines. Among them, we can mention: Opto-electronic materials, electrodes for catalysis, devices for waste-water treatment, biosensors, batteries, and solar cells. This has caused a large number of research groups to be interested not only in the study of its properties, but also in the research of new synthetic methods that can be scaled to industrial levels, without losing its electronic and mechanical properties. Despite numerous studies and resources invested in graphene, not all applications have become a reality, some of the most successful are shown in this review.

Resumo 16 anos após a grande descoberta do grafeno, o foco e as atenções voltam a ser neste material com o relato de seu comportamento supercondutor em função do empilhamento de suas camadas. No entanto, seu nome nos últimos anos não tem sido apenas relacionado à supercondutividade, mas tem sido relacionado a uma diversidade muito ampla de aplicações, em disciplinas muito diversas. Entre eles podemos citar: materiais optoeletrônicos, eletrodos para catálise, dispositivos para tratamento de águas residuais, biossensores, baterias e células solares. Isso fez com que um grande número de grupos de pesquisa se interessassem não apenas em estudar suas propriedades, mas muitas pesquisas também foram feitas na geração de métodos sintéticos que pudessem ser dimensionados para níveis industriais, sem perder suas propriedades eletrônicas e mecânicas. Apesar dos inúmeros estudos e recursos investidos em grafeno, nem todas as aplicações se tornaram realidade, algumas das mais bem-sucedidas são apresentadas nesta revisão.

Sínteses e caracterização de monoadutos de C₆₀ e C₇₀ com acetilacetona e estudo das suas propriedades fotoquímicas para a sua possível aplicação em células solares

Abstract We report on the synthesis of C60 and C70 monoadducts at room temperature through the Bingel reaction; employing acetylacetone as ligand; in presence of DBU (1,8-Diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene), carbon tetrabromide (CBr4), and o-dichlorobenzene. Diacetylmethane-[C60-Ih]-fullerene-[5,6] and diacetylmethane-[C70-D5h]-fullerene-[5,6] monoadducts were obtained with yields of 69% and 44%, respectively. The products were purified by column chromatography (CC, on silica gel, using hexane, carbon disulfide, and chloroform as eluents at room temperature) and characterized by Nuclear Magnetic Resonance ('H and 13C), Fourier-Transform Infrared (FT-IR) and UV-Visible spectroscopies, Matrix-assisted Laser Desorption/Ionization-Time of Flight (MALDI-TOF) Mass spectrometry, Cyclic Voltammetry (CV), and Osteryoung Square Wave Voltammetry (OSWV). Both compounds showed irreversible reduction peaks controlled by diffusion, with LUMO energy levels of -3.09 eV, -3.13 eV for C60, and C70 monoadducts, respectively. These values are comparable with the -3.99 eV of PC61BM. The synthetized adducts were incorporated into inverted-type perovskite solar cells and were used as electron transporting materials (ETM) obtaining power conversion efficiencies (PCE) of 8.5% and 14.0% for the C60 and C70 monoadducts, respectively. When C60 is replaced by a lower symmetrical fullerene such as C70 an improved light absorption in the visible region is observed.

Resumen Reportamos la síntesis de monoadductos de C60 y C70 a temperatura ambiente a través de la reacción de Bingel, empleando acetilacetona como ligando, en presencia de DBU (1,8-diazabiciclo [5.4.0] undec-7-eno), tetrabromuro de carbono (CBr4) y o-diclorobenceno. Se obtuvieron monoadductos de diacetilmetano-[C -I.]-fullereno-[5,6] y diacetilmetano-[C70-D5h]-fullereno-[5,6] con rendimientos del 69% y 44%, respectivamente. Los productos se purificaron por cromatografía en columna (CC, usando silica gel, hexano, disulfuro de carbono y cloroformo como fase móvil, a temperatura ambiente) y se caracterizaron por resonancia magnética nuclear (1H y 13C), infrarrojo con transformada de Fourier (FT-IR), espectroscopia UV-Visible, espectrometría de masas, desorción/ionización láser asistida por matriz - tiempo de vuelo (MALDI-TOF), voltametría cíclica (CV) y voltametría de onda cuadrada de Osteryoung (OSWV). Ambos compuestos mostraron picos de reducción irreversibles controlados por difusión, con niveles de energía LUMO de -3,09 eV y -3,13 eV para los monoadductos C60 y C70, respectivamente. Estos valores son comparables con el -3,99 eV de PC61BM. Los aductos sintetizados se incorporaron a las células solares de perovskita de tipo inversa y se usaron como materiales de transporte de electrones (ETM) obteniendo eficiencias de conversión de energía (PCE) de 8,5% y 14,0% para los monoaductos C60 y C70, respectivamente. Cuando el C60 se reemplaza por un fullereno menos simétrico como el C70, se observa una absorción de luz mejorada en la región visible.

Resumo Reportamos a sínteses de monoadutos de C60 e C70 a temperatura ambiente através da reação de Bingel, utilizando acetilacetona como ligando, na presença de DBU (1,8-diazabiciclo [5.4.0] undec-7-eno), tetrabromuro de carbono (CBr4) e o-diclorobenzeno. Foram obtidos monoadutos de diacetilmetano-[C60-IJ-fulereno-[5,6] e diacetilmetano-[C70-D5J-fulereno-[5,6] com rendimentos de 69% e 44%, respectivamente. Os produtos se purificaram por cromatografia em coluna (CC, usando sílica gel, hexano, dissulfeto de carbono e clorofórmio como fase móvel à temperatura ambiente ) e se caracterizaram por ressonância magnética nuclear OH e 13C), infra-vermelho com transformada de Fourier (FT-IR), espectroscopia UV-Visível, espectrometria de massas, ionização e dessorção a laser assistida por matriz-tempo de voo (MALDI-TOF), voltametria cíclica (CV) e voltametria de onda quadrada de Osteryoung (OSWV). Ambos compostos mostraram picos de redução irreversíveis controlados por difusão, com níveis de energia LUMO de -3,09 eV, -3,13 eV para os monoadutos C60 e C70, respectivamente. Estos valores são comparáveis com -3,99 eV de PC61BM. Os adutos sintetizados se incorporaram nas células solares de perovskita de tipo inversa e se usaram como materiais de transporte de eletrões (ETM) obtendo eficiências de conversão de energia (PCE) de 8,5% e 14,0% para os monoadutos C60 e C70, respectivamente. Quando o C60 se substitui por um fulereno menos simétrico como o C70, se observa uma absorção de luz melhorado na região visível.