Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales

Francisco de Paula Santander (1792-1840)

La Comisión Científica Permanente y La Academia Nacional de Colombia

Encuentros de Francisco de Paula Santander con Alexander von Humboldt y otros científicos en Berlín y París: 1830

Vida de la Academia: Francisco de Paula Santander. HOMENAJE AL GENERAL FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

Genetic analysis of pre-Columbian human remains from Lower Magdalena suggests a migratory route and matrilineal genetic continuity in Northern South America

Abstract DNA analysis in pre-Hispanic populations remains has allowed approaching the genetic origins of inhabitants in present-day Colombia. In this work, we complemented the archaeological results on the Malambo tradition, originated 3000 years B.P. in Lower Magdalena, with genetic studies of bone remains of four individuals associated with this population. We extracted DNA from bone samples and purified and amplified them by PCR for further sequencing and phylogenetic analysis. We identified the B2j haplogroup in all individuals as characterized by a G16361A mutation, as well as a 9-pb deletion and diagnostic mutations of haplogroup B. This same haplogroup was recently described in an individual in Venezuela suggesting genetic maternal filiation and continuity in northern South America.

Resumen El análisis del ADN en restos de poblaciones prehispánicas ha permitido aproximarse al origen genético de una proporción importante de los habitantes de la actual Colombia. Los resultados arqueológicos de la tradición de Malambo, cuyo origen se remonta a 3.000 años A.P. en el bajo Magdalena, se complementaron con estudios genéticos de cuatro individuos asociados con esta población. Para ello se extrajo ADN de muestras de dientes y huesos. El ADN extraído se purificó y se amplificó por PCR para su posterior secuenciación y análisis filogenético. El haplogroupo B2j se identificó y se caracterizó mediante la mutación G16361A, así como la deleción de 9pb y las mutaciones diagnósticas del haplogrupo B. Este mismo haplogrupo fue descrito recientemente en un individuo en Venezuela, lo que sugiere la filiación genética matrilineal y su continuidad en el norte de Suramérica.

Study of the magnetic semiconductor of the Fe-doped ZnO system obtained by mechanical alloy

Resumen El sistema ZnO dopado con Fe presenta buenas propiedades como semiconductor magnético diluido para aplicaciones en espintrónica. En este artículo se hace una revisión de algunas propiedades estructurales y magnéticas del ZnO dopado con Fe. Inicialmente, se hace un resumen de los conceptos básicos para entender en qué consiste la espintrónica y sus posibles aplicaciones. Posteriormente, se presenta el estudio de dicho sistema mediante difracción de rayos X, espectroscopia Mössbauer y magnetometría de muestra vibrante en muestras obtenidas por aleamiento mecánico en diferentes condiciones de preparación. En la primera se aumentó la concentración de Fe de 3 a 10 % en un tiempo de molienda de 36 horas y una relación entre el peso de las bolas y el peso de los elementos (relación de peso bolas-polvo, RPB) de 15:1. En este caso se probó que hubo una concentración límite de Fe, aproximadamente de 5 %, que se diluyó dentro de la red del ZnO; el resto del Fe apareció segregado en la muestra. En la segunda condición se fijó la concentración de Fe en 10 % y se variaron las horas de molienda. Se encontró que después de 24 horas, la muestra se consolidó, pero el Fe no se diluyó completamente dentro de la red de ZnO. Por último, usando una concentración de 10 % en Fe y aumentando la RPB se encontró que todos los átomos de Fe se diluyeron dentro de la fase de ZnO y no quedaron segregados de Fe en la muestra, lo que se explica porque al aumentar la relación RPB aumenta la energía.

Abstract The Fe-Doped ZnO system has good properties as a diluted magnetic semiconductor for spintronic applications. In this article, a review of some structural and magnetic properties of Fe-Doped ZnO is presented. Initially, a summary of the basic concepts is made to understand the spintronics concepts and their possible applications and, subsequently, the study of the Fe-Doped ZnO in samples obtained by mechanical alloy under different preparation conditions. Characterizations were made by means of X-ray diffractometry, Mössbauer spectroscopy, and vibrating sample magnetometry. The first preparation condition was an increase in the Fe concentration from 3 to 10 at % with 36 hours of milling time and a 15: 1 ball-to-powder weight ratio (BPR). In this case, there was a limited Fe concentration of approximately 5 % that was diluted into the ZnO matrix while the rest of Fe was segregated in the sample. For the second preparation condition, the Fe concentration was fixed at 10% and the milling time was varied. After 24 hours of milling, the sample was consolidated, but the Fe was not completely diluted into the ZnO matrix. Finally, using a 10% Fe concentration and increasing the BPR, all the Fe atoms were diluted in the ZnO phase without the presence of Fe segregates in the sample.

The genetic structure of Pristimantis latro. (Anura: Craugastoridae) mirrors traits of their life history

Abstract One of the main hypotheses to explain the origin of Amazonian diversity is the barrier effect of the rivers known as the riverine-barrier hypothesis, which suggests that riverine barriers isolated once continuous populations leading to differentiation and speciation. In this context, we studied the genetic structure of Pristimantis latro, a newly described species that inhabits a region under marked anthropic pressure due to expansive livestock, illegal mining, and hydroelectric dam construction. The DNA was extracted from 52 P. latro individuals and then amplified via polymerase chain reaction (PCR) using the mitochondrial 16S rRNA and COI markers. To infer the time of divergence between the P. latro localities, we built a species tree and performed an analysis of molecular variance (AMOVA) to infer the genetic differentiation between and within the P. latro populations. We found that P. latro has a marked genetic structure in the populations of the right and left margins of the Xingu River and within the Tapajós-Xingu and Xingu-Tocantins interfluvial regions and that the time of divergence between the populations of the East and West banks of the Xingu River occurred approximately 380,000 years ago. This pattern of genetic structure corresponds to that reported in recent articles for the Pristimantis genus evidencing that species without tadpoles exhibit a genetic structure explained by the hypothesis of rivers as barriers.

Resumen Una de las principales hipótesis para explicar el origen de la diversidad amazónica invoca el efecto de barrera de los ríos para explicar los patrones de diversidad. Esa hipótesis propone que algunos ríos pueden separar poblaciones continuas conduciendo a la diferenciación y la especiación. En ese sentido nos propusimos estudiar la estructura genética de Pristimantis latro, una especie recién descrita que habita una región bajo fuerte presión antrópica producto de la ganadería expansiva, la minería ilegal y la construcción de represas hidroeléctricas. El ADN se extrajo de 52 individuos de P. latro y se amplificó mediante reacción en cadena de la polimerasa (PCR) usando los marcadores mitocondriales 16S rRNA y COI. Para inferir el tiempo de divergencia entre las localidades de P. latro, construimos un árbol de especies e hicimos análisis de varianza molecular (AMOVA) para inferir la diferenciación genética entre y dentro de las poblaciones de P. latro. Encontramos que P. latro presenta una estructuración genética en las poblaciones de las márgenes derecha e izquierda del río Xingu y dentro de las regiones interfluviales deTapajós-Xingu y Xingu-Tocantins. Asimismo, el tiempo de divergencia entre las poblaciones de las márgenes derecha e izquierda del río Xingu aconteció hace aproximadamente 380.000 años. El patrón de estructura genética que se encontró se corresponde con el indicado en artículos recientes para el género Pristimantis, el cual revela que las especies sin renacuajos exhiben una estructura genética que responde a la hipótesis de los ríos como barreras.

Ortalis columbiana population density in a sub-Andean forest fragment in Valle del Cauca, Colombia

Resumen Las especies endémicas con requerimientos ecológicos muy específicos o bajas densidades poblacionales son prioritarias en términos del diagnóstico de su estado de conservación. Para conocer el de una especie es necesario determinar su abundancia y su tendencia en el marco de programas rigurosos de monitoreo. El territorio del Valle del Cauca ha sido muy intervenido y actualmente solo existen remanentes de bosque, entre ellos, la Reserva Natural Bosque de Yotoco (RNBY), en el municipio de Yotoco. Allí habita Ortalis columbiana, especie endémica de Colombia, cuya densidad no ha sido documentada. En ese contexto, se estimó la densidad poblacional para conocer el estado de conservación de esta especie en la RNBY mediante el método de muestreo por distancia con 32 transectos lineales y más de 200 km de esfuerzo de muestreo. Se encontró una densidad poblacional de 19,2 ind/km2 (IC95%: 9,8-37,6) con un tamaño medio de grupo de 1,56 individuos (IC95%= 1,4-1,8). Este resultado es relativamente mayor que las estimaciones hechas para otras especies de crácidos, únicos referentes de comparación, y sugiere que la población sería de cerca de 100 individuos solo en la Reserva. Este tamaño poblacional podría considerarse bajo para mantener una población viable, no obstante, es importante considerar su presencia y abundancia en los agroecosistemas adyacentes para llegar a conclusiones sobre su viabilidad poblacional.

Abstract The conservation of endemic species with high ecological requirements or low population densities is a priority to diagnose their status. For such a diagnosis, it is necessary to determine their abundance and trends in the framework of a rigorous monitoring program. The Cauca River valley has been highly transformed and currently there are only forest remnants like the one in the natural reserve Bosque de Yotoco (RNBY) where Ortalis columbiana, an endemic species from Colombia, can be found. The species density has not been documented; to determine its conservation status in the RNBY, the population density was estimated using the distance sampling method with 32 line transects and more than 200 km of sampling effort. The population density was 19,2 ind/km2 (95% confidence interval: 9.8-37.6) while the mean group size was 1,56 individuals (95%CI: 1,4 - 1,8), which is relatively higher than the estimations done for other Cracides species, only referents to compare. These figures suggest a population of around 100 individuals just in the Reserve, which could be insufficient for a viable population. It is important to consider the species presence and abundance in the adjacent agroecosystems to get to conclusions about its population viability.

In vitro effect of four fungicides on Colletotrichum gloeosporioides causing anthracnosis on the Red Globe grape variety

Abstract Anthracnose is considered one of the most important diseases of grape crops. In this study, we evaluated the in vitro effect on potato dextrose agar (PDA) of four fungicides: benomyl (Benlate® 50 WP), carbendazim (Belico ® 500 SC), chlorothalonil (Odeon® 720 SC), and dodine (Syllit ® 400 SC) using three concentrations on a Colletotrichum gloeosporioides isolate. This species complex causes anthracnose on the Red Globe grape variety. The concentrations of each fungicide were: benomyl at 0.5, 0.25, and 1 g.L-1; carbendazim at 0.6, 0.3, and 1.2 mL.L-1; chlorothalonil at 2.4, 1.2, and 4.8 mL.L-1, and dodine at 1.6, 0.8, and 3.2 mL.L-1. Evaluated the inhibition of mycelial growth and the sporulation of the fungus. The fungus mycelium exposed to the commercial dose of the fungicides was observed using environmental scanning electron microscopy (ESEM). We used a completely randomized design with 13 treatments and five repetitions. Our results showed a degree of differential efficacy for the four fungicides and their effects were directly proportional to the dose used, benomyl and chlorothalonil being the most efficient in controlling the mycelial growth of the fungus. At the commercial dose, sporulation was inhibited at a higher rate by benomyl showing no statistically significant differences with the other products except chlorothalonil and dodine when the recommended dose was reduced by half. The damage observed by ESEM on the fungus mycelium ratified the effect obtained in vitro, i.e., deformed hyphae and irregular growth. The results of this study, complemented by electron microscopy, are promising for the appropriate selection of the best fungicides for controlling anthracnose on grape fruits, subject to the timely and correct diagnosis of the disease.

Resumen La antracnosis es una de las enfermedades más importantes del cultivo de la uva. En este estudio se evaluó el efecto in vitro en agar de papa y dextrosa (PDA) de cuatro fungicidas: benomil (Benlate® 50WP), carbendazim (Belico ®500 SC), clorotalonil (Odeon ® 720 SC) y dodine (Syllit ® 400 SC) usando tres dosis en un aislamiento perteneciente al complejo de especies de Colletotrichum gloeosporioides, causante de la antracnosis en la uva de la variedad Red Globe. Las concentraciones evaluadas fueron: 0,5, 0,25 y 1 g.L-1 de benomil; 0,6, 0,3 y 1,2 mL.L-1 de carbendazim; 2,4, 1,2 y 4,8 mL.L-1 de clorotalonil, y 1,6, 0,8 y 3,2 mL.L-1 de dodine. Las variables evaluadas fueron la inhibición del crecimiento micelial y la esporulación del hongo. El micelio del hongo expuesto a la dosis comercial de los fungicidas se analizó mediante microscopía electrónica de barrido ambiental (ESEM). Se usó un diseño completamente al azar con 13 tratamientos y cinco repeticiones. Los resultados mostraron un grado de eficacia diferencial para los cuatro fungicidas y sus efectos fueron directamente proporcionales a la dosis empleada, siendo el benomil y el clorotalonil los más eficientes para controlar el crecimiento micelial del hongo. Con la dosis comercial, la esporulación fue inhibida en mayor tasa por el benomil sin diferencias estadísticas significativas con los demás productos excepto con clorotalonil y dodine al reducir la dosis recomendada a la mitad. Los daños observados con ESEM en el micelio del hongo ratificaron el efecto obtenido in vitro, es decir, hifas deformadas y crecimiento irregular. Los resultados obtenidos en este estudio, complementados con microscopía electrónica, son promisorios para la selección apropiada de los mejores fungicidas para controlar la antracnosis en frutos de uva, supeditado al diagnóstico oportuno y correcto de la enfermedad.

Isolation and characterization of 17 polymorphic microsatellite loci for a sea urchin (Echinometra lucunter: Echinometridae)

Abstract As a first step to establish the genetic structure of the sea urchin Echinometra lucunter lucunter throughout the Caribbean Sea, 26 microsatellite loci were isolated using Illumina paired-end sequencing, Next Generation Sequencing (NGS). We successfully optimized 17 loci for genotyping and the variation tested for 23 individuals from the Caribbean Sea and Tropical Eastern Atlantic Ocean. The allele number per locus (Na) ranged from four to 24, the observed heterozygosity (Ho) from 0.682 to 1, and the expected heterozygosity (He) from 0.609 to 0.9304. We detected no linkage disequilibrium between pairs of loci. These microsatellites will be used for the first time to detect the influence of marine barriers to genetic flow in the sea urchin E. lucunter lucunter throughout the Caribbean Sea. These new validated markers will be essential for current conservation and connectivity studies across the Caribbean Sea and the Atlantic Ocean.

Resumen Como primer paso para establecer la estructura genética del erizo de mar Echinometra lucunter lucunter a lo largo del Caribe, se aislaron 26 microsatélites usando secuenciación de extremo pareado (Next Generation Sequencing, NGS) Illumina. Se optimizaron exitosamente 17 marcadores y se probó su variación alélica en 23 individuos recolectados a lo largo del mar Caribe y en Cabo Verde, Atlántico oriental tropical. El número de alelos por locus (Na) fluctuó entre cuatro y 24, la heterocigosidad observada (Ho) entre 0,682 y 1 y la heterocigosidad esperada (He), entre 0,609 y 0,9304. No hubo desequilibrio de ligamento entre los pares de locus detectados. Los microsatelites aislados e identificados se usarán por primera vez para detectar la influencia de las barreras marinas en el flujo génico del erizo E. lucunter lucunter a lo largo del mar Caribe. Estos nuevos marcadores serán esenciales para la conservación y los estudios de conectividad a través del mar Caribe y el océano Atlántico, área donde se distribuye la especie.

The Colombian Instituto de Ciencias Naturales (1936-2019): From the natural history to the knowledge on the biodiversity in Colombia

Resumen Se describen y se relacionan en una línea de tiempo los antecedentes institucionales sobre el origen y los hechos más notables del Instituto de Ciencias Naturales, y se analizan los alcances de sus contribuciones al conocimiento de la historia natural en Colombia durante el siglo XX, así como los logros institucionales más importantes en el transcurso de las dos primeras décadas del siglo XXI en la docencia, la investigación y la divulgación científica en torno a la biodiversidad y la conservación de la naturaleza.

Abstract We describe the background and main highlights regarding the origins of the Instituto de Ciencias Naturales, Universidad Nacional de Colombia (Institute of Natural Sciences, National University of Colombia) connecting them along a timeline. We also analyze the Institute's contributions to the knowledge of the natural history of Colombia during the 20th century, as well as its main achievements during the first two decades of the 21st century in the fields of teaching, research, and scientific dissemination of the country's biodiversity and nature conservation.

Propagation of Espeletiopsis corymbosa, Espeletia barclayana, Espeletia summapacis, and Espeletia killipii in greenhouse conditions

Resumen Colombia cuenta con ecosistemas estratégicos, entre ellos los páramos ubicados por encima de los 3.000 ms.n.m. Estos ecosistemas se encuentran en riesgo debido a las actividades humanas. Con el fin de contribuir a la conservación de los frailejones, plantas características de los páramos, se generaron protocolos de propagación de Espeletiopsis corymbosa (páramo de Guacheneque), Espeletia summapacis y Espeletia killipii (páramo de Sumapaz) y Espeletia barclayana (páramo El Tablazo). Se hizo la descripción morfológica en diez semillas, la prueba de tetrazolio en cuatro réplicas de 50 semillas con corte en la testa y adición de tetrazolio al 1 % a 40 °C durante 24 horas, y la prueba de germinación en 30 semillas por réplica en condiciones de invernadero con la aplicación de cuatro tratamientos pregerminativos (1. control; 2. inmersión en ácido giberélico; 3. estratificación fría, y 4. estratificación fría e inmersión en ácido giberélico y un sustrato diferente en E. barclayana). Se evaluó el crecimiento y la supervivencia en 30 plántulas. Las especies presentaron semillas con características morfológicas similares. El porcentaje de semillas vacías fue de 39 a 65 % y la germinación inferior al 48 %. La viabilidad con tetrazolio fue mayor a la encontrada con la prueba de germinación en todas las especies, lo que indicaría dormancia fisiológica, aunque con los tratamientos evaluados no fue posible corroborar esto. En cuatro meses de evaluación el crecimiento promedio de las especies fue de 0,65 cm, con una supervivencia superior al 67 %, lo que respalda la propagación en condiciones de invernadero.

Abstract Colombia has strategic ecosystems, among them the páramos, which are located above 3,500 m.a.s.l. Due to human activities, these ecosystems are at risk. To contribute to the conservation of frailejones, one of their characteristic plants, I worked on the generation of propagation protocols of Espeletiopsis corymbosa (Guacheneque páramo), Espeletia summapacis and Espeletia killipii (Sumapaz páramo), and Espeletia barclayana (El Tablazo páramo). The morphological description was done in ten seeds, the tetrazolium test in four replicates of 50 seeds with cuts in the seminal cover adding 1% tetrazolium at 40 °C for 24 hours, and the germination test in 30 seeds per replication in greenhouse conditions using four pre-germinative treatments (none, immersion in gibberellins, cold stratification for one month, cold stratification plus gibberellins, and in E. barclayana sowing in a different substrate). The growth and survival were evaluated in 30 seedlings. The species seeds had similar characteristics. Empty seeds were found in 39 to 65% of cases and germination was less than 48%. The viability with tetrazolium was greater than with the germination test in all species, which may indicate physiological dormancy. However, this was not corroborated with the treatments under evaluation. During the four months of evaluation, average species growth was 0.65 cm and survival was over 67%, which favors the propagation in greenhouse conditions.

Evaluation of potato peel wastes to produce amylases from Bacillus amyloliquefaciens A16

Resumen Los residuos agroindustriales de bajo costo, fácil acceso y contenido considerable de almidón pueden aprovecharse como sustratos para la producción de amilasas. En el presente estudio se evaluó la producción de amilasas con la cepa Bacillus amyloliquefaciens (aislamiento A16) en medios de cultivo ajustados a diferentes pH y preparados a partir de cáscaras de papa con 1,30 % de partes por volumen (p/v) de almidón. Los medios fueron incubados durante 36 horas a 37 °C y se tomaron muestras cada 12 horas para cuantificar mediante espectrofotometría el almidón residual revelándolo con solución de Lugol para obtener extractos enzimáticos crudos en los que se determinó la actividad amilolítica. La actividad de las amilasas producidas en sustratos preparados con cáscaras de papa se compararon con las actividades amilolíticas producidas en caldo de almidón al 1 %, sustrato que sirvió de control positivo. La mayor actividad de las amilasas producidas en medios con cáscaras de papa fue de 44,2 U/mL a las 36 horas de fermentación a un pH de 5,0, en tanto que la actividad enzimática en caldo de almidón al 1 % fue de 64,8 U/mL.

Abstract Agroindustrial wastes can be suitable as substrates for amylases production given their low cost, availability, and significant concentration of starch. In the present study, we evaluated the production of amylases from the Bacillus amyloliquefaciens A16 strain in culture media adjusted to different pH and prepared from potato peels with 1.30 % w/v of starch. The media were incubated for 36 hours at 37°C and samples were taken every 12 h to quantify by spectrophotometry the residual starch using Lugol's solution for revelation to obtain crude enzyme extracts whose amylolytic activity was determined. The amylase activity produced in substrates prepared from potato peels were compared with that produced in 1 % starch broth used as a positive control. The highest amylase activity in potato peels media was 44.2 U /mL after 36 h of fermentation at 5.0 pH while the enzyme activity in 1% starch broth was 64.8 U/mL.

Pyrolysis system to obtain carbonaceous material from rice husk used as a precursor

Abstract We present the development and validation of a pyrolysis system with a controlled nitrogen atmosphere for the production of carbonaceous materials from biomass elements. Our objective was to use rice husk as a precursor to produce carbonaceous material and explore its application in different technological fields. In Colombia, over 800.000 tons of rice are produced every six months by the leading producing regions such as the Orinoquia region and the provinces of Tolima and Huila, among others. This system provides the opportunity to use agro-industrial waste such as rice husk, an environmental contaminator, and convert it into a useful and value-added material for the development of science and technology in emerging technological fields. Analyses performed using electron scanning microscopy (SEM) have shown that the synthesized material is a porous carbonaceous substance composed of irregular fibers with a hollow internal structure between 5 and 30 μm in size. The Raman spectra show a vibrational response of graphene oxide (GO) multilayer type. These results suggest the GO derived from rice husk can be a candidate for the development of applications in technological areas such as flexible electronic devices and systems, sensors, batteries, supercapacitors for energy storage, and bioremediation systems, among other technological applications.

Resumen Se presenta el desarrollo y la validación de un sistema de pirolisis con atmósfera controlada de nitrógeno para la producción de material carbonoso a partir de elementos de la biomasa. El objetivo fue producir material carbonoso a partir de la cascarilla de arroz y explorar su uso en diferentes campos tecnológicos. En Colombia se producen más de 800 mil toneladas de arroz cada semestre principalmente en regiones líderes en la producción como la Orinoquia y los departamentos de Tolima y Huila. Este sistema brinda la oportunidad de utilizar residuos agroindustriales como la cascarilla de arroz que, además, afecta negativamente el medio ambiente, y convertirlo en un material útil con valor agregado para el desarrollo de la ciencia y la tecnología en campos tecnológicos emergentes. En análisis realizados mediante microscopía de barrido electrónico (SEM) se ha evidenciado que el material sintetizado es un material carbonoso y poroso compuesto por fibras irregulares con estructuras internas huecas de entre 5 y 30 μm. Los espectros Raman muestran una respuesta vibracional del tipo grafeno oxidado multicapa. Estos resultados sugieren que el grafeno oxidado derivado de la cascarilla de arroz puede ser un candidato para el desarrollo de aplicaciones tecnológicas en áreas como los dispositivos y sistemas de electrónica flexible, los sensores, las baterías, los supercapacitores para almacenamiento de energía y los sistemas de biorremediación, entre otras aplicaciones tecnológicas.

Selective gold extraction using membranes based on a new polymeric material with complex active sites

Resumen Se sintetizó un nuevo polímero orgánico con características que le permiten actuar como agente extractante de iones metálicos. Se fabricaron membranas a partir de policloruro de vinilo (PVC), plastificante éter de 2 nitrofenil octilo (NPOE) y polímero sintetizado que se emplearon en la extracción de oro a partir de disoluciones acuosas del metal. Se estudió, además, el efecto de la adición de tetrafenilborato de sodio (Na-TFB) para mejorar el intercambio iónico entre la solución de trabajo y la membrana fabricada. Se determinó la composición y el espesor de la membrana con la cual se obtuvo el mayor porcentaje de extracción de oro, así como la selectividad del material hacia Au3+ en presencia de otros iones metálicos (Cu2+, Pb2+, Ca2+, Zn2+, Fe3+, Ni2+ y Al3+), cada uno con una concentración inicial de 1,4x10-4 M. Los resultados mostraron que en un ciclo se alcanzaron porcentajes de extracción cercanos al 80 % del contenido inicial de la solución (1x 10-4 M), con la ventaja de que se pudo reutilizar la misma membrana en tres ciclos sin pérdidas apreciables de eficiencia.

Abstract We synthesized a new organic polymer whose characteristics allow it to act as an extracting agent for metal ions. Membranes were made from polyvinylchloride (PVC) and 2 nitrophenyl octyl ether plasticizer (NPOE) together with the synthesized polymer and were used to extract gold from aqueous solutions of the metal. Additionally, we added sodium tetraphenylborate (Na-TFB) to improve the ion exchange between the working solution and the manufactured membrane. We determined the composition and membrane thickness showing the highest percentage of gold extraction, as well as the material selectivity towards Au3 + in the presence of other metal ions (Cu2+, Pb2+, Ca2+, Zn2+, Fe3+, Ni2+, and Al3+), each with an initial concentration of 1.4x10-4 M. The results showed percentages close to 80% of the initial content of the solution (1x10-4 M) extracted in one cycle; besides we were able to reuse the same membrane during three cycles without appreciable losses of efficiency.

Validation of an analytical method by GC-FID for the quantification of styrene and α-methylstyrene

Abstract Styrene and α-methylstyrene are substrates of great interest in asymmetric catalysis. Although they have been widely used, known quantification methodologies are restricted to the use of mass spectrometry detectors and are not validated. In the present work, we developed and validated a reliable method by gas chromatography with a flame ionization detector (GC-FID) for the analysis of non-functionalized olefins (styrene and α-methylstyrene) in a liquid matrix using toluene as the internal standard. We explored validation parameters such as selectivity, linearity, detection limit, quantification limit, precision, and accuracy. The results showed an adequate separation of each olefin under the conditions and range of work implemented (6.83x10-4 mol/L - 4.059x10-3 mol/L). The parameters evaluated are within acceptable values indicating that the validated method is selective, linear, precise, and accurate. This work represents an effort to develop a highly safe, efficient, and validated chromatographic method for the quantification of styrene and α-methylstyrene in liquid matrices for their possible application in the field of resins, plasticizers, and polymers where they are mainly involved.

Resumen Estireno y α-metilestireno son sustratos de gran interés en catálisis asimétrica. Aunque han sido ampliamente usados, las metodologías de cuantificación conocidas se restringen al uso de detectores de espectrometría de masas y no se encuentran validadas. En el presente trabajo se desarrolló y validó un método confiable mediante cromatografía de gases con detector de ionización de llama (GC-FID) para el análisis de olefinas no funcionalizadas (estireno y α-metilestireno) en matrices líquidas utilizando el tolueno como patrón interno. Los parámetros de validación evaluados incluyeron selectividad, linealidad, límite de detección, límite de cuantificación, precisión y exactitud. El análisis evidenció una separación adecuada de cada analito de interés bajo las condiciones y el rango de trabajo implementado (6,83x10-4 mol/L - 4,059x10-3 mol/L). Los parámetros evaluados registraron valores dentro de los rangos de aceptación, lo que confirmó que el método validado es selectivo, lineal, preciso y exacto. Este trabajo representa un esfuerzo por desarrollar un método cromatográfico validado seguro y eficiente para la cuantificación de estireno y α-metilestireno en matrices líquidas, y su posible aplicación en el campo de las resinas, plastificantes y polímeros.

Rapid electrochemical detection of Staphylococcus aureus based on screen-printed gold electrodes modified with cysteine and Guinea grass (Panicum maximum) peroxidase

Abstract We present a novel electrochemical method for a rapid analytical detection of Staphylococcus aureus in culture and spiked milk samples through hydrogen peroxide (H2O2) consumption on a screen-printed gold electrode (SPGE) modified with cysteine and peroxidase from Guinea grass leaves (GGP). This peroxidase (POD) had a specific activity of 470 U mg-1 and it was immobilized on an SPGE surface previously modified with cysteine. Cyclic voltammograms of gold electrodes modified with peroxidase and cysteine in the presence of potassium ferrocyanide as a redox probe demonstrated an increase of approximately 5% in the current compared to the bare gold electrode. The SPGE modified electrode exhibited a good electrocatalytic response towards H2O2 reduction. We added a constant H2O2 concentration of 1x10-3 M to the culture medium and measured the decrease in the H2O2 current at -780 mV consumed by catalase from S. aureus. Our modified electrode proved to sense S. aureus in a range concentration between 3x102 and 3x108 CFU/mL-1 with a detection limit of 102 CFU/mL-1, detection time of about ~20 min, and a sensitivity of 0.020 mA CFU-1.

Resumen Se desarrolló un novedoso método electroquímico para la detección rápida y analítica de Staphylococcus aureus en cultivos y muestras de leche enriquecidas con peróxido de hidrógeno (H2O2) mediante el consumo de péroxido por electrodos serigrafiados de oro (ESO) modificados con cisteína y peroxidasa de pasto Guinea (PPG). La peroxidasa de las hojas del pasto Guinea, con una actividad específica de 470 U mg-1, se inmovilizó sobre la superficie de los ESO previamente modificada con cisteína. Los voltamperogramas cíclicos de los ESO modificados con PPG y cisteína en presencia de ferrocianuro de potasio como sonda redox exhibieron un incremento en la corriente de aproximadamente 5 % comparado con el electrodo sin modificar. El ESO modificado mostró una buena respuesta electrocatalítica en la reducción de H2O2. El medio de cultivo en presencia de 1x10-3 M de H2O2 registró una disminución en la corriente por la catalasa presente en S. aureus a un potencial de -780 mV. El ESO modificado pudo detectar S. aureus en un rango de concentraciones entre 3x102 and 3x108 UFC mL-1 con un límite de detección de 102 ufc mL-1, un tiempo de detección de ~20 min y una sensibilidad de 0,020 mA UFC-1.

Comparison of the composition and antioxidant activity of the chamomile essential oil (Matricaria chamomilla L.) obtained by supercritical fluids extraction and other green techniques

Resumen Se comparó la composición química y la actividad antioxidante del aceite esencial de manzanilla (Matricaria chamomilla L.) obtenido mediante extracción con fluidos supercríticos (supercritical fluid extraction, SFE) y otras técnicas de extracción verdes (arrastre con vapor, AV; hidrodestilación, HD; destilación por arrastre con vapor y extracción simultánea con solvente orgánico, DES, y maceración, MC). Se optimizó el proceso de extracción evaluando el efecto de la temperatura (T) (35-65 °C) y la presión (P) (90-210 bar) en el rendimiento de la extracción (% p/p) y se determinó que una temperatura de 65 °C y una presión de 210 bar eran las mejores condiciones de extracción (0,87 % p/p). La composición química se analizó por cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (GC-MS) y se establecieron los constituyentes con base en sus patrones de fragmentación y el índice de retención de Kovats. La actividad antioxidante se evaluó mediante el método ABTS. Los componentes principales fueron enindicicloeter, P-farneseno y óxido de bisabolol A. Los resultados de los análisis de GC-MS indicaron que la composición y concentración del aceite esencial cambiaron al emplear diferentes métodos de extracción, por ejemplo, en los aceites extraídos por MC el componente mayoritario fue el enindicicloeter, en tanto que en los extraídos por HD fue el β-farneseno y con DES fue el óxido de bisabolol A. El aceite obtenido por AV (27,56 μmol de trolox/ml de aceite) presentó una mayor actividad antioxidante en comparación con los otros métodos de extracción, incluso comparado con el SFE (15,25 μmol de trolox/ml de aceite).

Abstract The chemical composition and antioxidant activity of the chamomile essential oil (Matricaria chamomilla L.) obtained by supercritical fluids extraction (SFE) and other green techniques (steam stripping, AV; hydrodistillation, HD; steam-dragging distillation with simultaneous steam-extraction using an organic solvent, DES, and maceration (MC). We optimized the extraction process with supercritical fluids by checking the effect of temperature (35-65°C) and pressure (90-210 bar) on the extraction yield (% w/w) and we determined that the best extraction conditions (0.87% w / w) were at 65°C and 210 bar. We analyzed the chemical composition by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and identified the constituents based on their fragmentation patterns and Kovat's index. We evaluated the antioxidant activity using the ABTS method. The main components were en-yn-dicycloeter, β-farnesene, and bisabolol oxide A. The results of the GC-MS analyses indicate that when using different extraction methods the composition and concentration of the essential oil changes, for example, the oils extracted by MC had en-yn-dicycloeter is their main component while for those extracted by HD it was β-farnesene, and by DES ii was bisabolol oxide A. The oil obtained by AV (27.56 μmol trolox/ml of oil) had a higher antioxidant activity compared to the other extraction methods, even when compared with SFE (15.25 μmol trolox/ml of oil).

On the general circulation of the atmosphere around Colombia

Abstract The average annual precipitation in the Pacific coast of Colombia ranges from 8,000 to 13,000 mm. The annual average (1960-2018) in Puerto López (Cauca) rain gauge (77°14'56.3"W, 2°50'43.0"N) is 13.159 mm making it, probably, the rainiest place on the Earth. Such a large amount of precipitation also means a sizeable diabatic heating source over western Colombia, which is responsible for driving the circulation in northern South America and Mesoamerica from mid-March to the end of November. We applied a simple conceptual model to study the heat-induced circulation. Our results indicated that the heating source over western Colombia produces a steady, low-level westerly inflow as a result of a half planetary wave propagating over Mesoamerica and the far eastern Pacific that generates two cyclonical flows. On the east side of the heating source, a Kelvin wave generates a low-level easterly flow from the tropical Atlantic Ocean and the Northern Amazon and Orinoco basins in a Walker-type circulation. This Rossby and Kelvin patterns create information pathways, which, in their turn, dominate the low- and upper-level wind fields. Documented observations about the atmosphere's general circulation over northern South America and Mesoamérica are consistent enough to support the assertion that a set of waves trapped in the tropics induced by a heating source explains the circulation over Colombia and its surroundings.

Resumen La precipitación media multianual en las llanuras de la costa Pacífica colombiana varía entre los 8.000 y los 13.000 mm. El promedio anual en Puerto López (Cauca) (77°14'56,3"O, 2°50'43,0"N) es de 13.159 mm (1960-2018), probablemente el más alto del planeta. Tal cantidad de precipitación también implica el establecimiento de una fuente de calor diabática por condensación, la cual, a su vez, es responsable de la generación de la circulación atmosférica sobre el norte de Suramérica y Mesoamérica entre mediados de marzo y el fin de noviembre. En el presente trabajo se aplicó un modelo simple de circulación inducida por una fuente de calor diabática para estudiar la circulación general de la atmósfera alrededor de Colombia. Los resultados indicaron que la mencionada fuente de calor produce por sí misma fuertes vientos del oeste como respuesta a la propagación de media onda de Rossby sobre Mesoamérica y el Pacífico Este. Hacia el este de la fuente de calor, una onda Kelvin es responsable de los vientos del este que viajan desde el océano Atlántico tropical hacia Colombia. Ambas ondas, la planetaria y la Kelvin, dominan las trayectorias de flujo de los campos de vientos a bajo y alto nivel en la tropósfera sobre Colombia y su vecindario. Las observaciones documentadas sobre la circulación general de la atmósfera en el norte de Suramérica y Mesoamérica son suficientemente sólidas para respaldar la afirmación de que un conjunto de ondas inducidas por una fuente de calor y atrapadas en el ecuador explican la circulación general de la atmósfera sobre Colombia y su vecindario.

Sillimanite in schists and quartzites of the Silgará Schits Unit in Cerro La Ventana in the Santander Massif, Colombia: petrological implications

Resumen La presencia masiva (18 y 52 %) de sillimanita (Sil) en esquistos y cuarcitas de la unidad Esquistos del Silgará en los sectores del cerro La Ventana y la cuchilla Frailejones es un caso único en el macizo de Santander en la cordillera Oriental de los Andes colombianos. En estas rocas se han reconocido dos tipos de sillimanita: Sill, de la variedad fibrolita o prismática, y Sil2, de la variedad fibrolita (que se desarrolla en forma radial asociada con cuarzo). La asociación del pico metamórfico consiste en biotita+muscovita+cuarzo+plagioclasa+sillimanita1 con la formación de abundante sillimanita de la variedad fibrolita permitió determinar las siguientes condiciones: T=650-720 °C y P=5,5-6,9 Kb. Estas condiciones sugieren que las rocas sufrieron un gradiente metamórfico de cerca de 32 °C/Km, típico de un metamorfismo barroviano. La Sil2 se formó en una etapa ligeramente posterior al pico metamórfico en un ambiente menos deformado y posiblemente por el efecto termal debido al emplazamiento de ortoneises del Ordovícico Tardío. Las características geoquímicas evidencian que el protolito de estos esquistos y cuarcitas fueron pelitas asociadas con un margen continental activo.

Abstract The massive occurrence (18 and 52%) of sillimanite (Sil) in schists and quartzites of the Silgará Schits Unit in Cerro La Ventana and La Cuchilla Frailejones sectors is a unique case in the Santander Massif, Eastern Cordillera of the Colombian Andes. Two types of sillimanite were recognized: Sil1 of the fibrolite and/or prismatic variety and Sil2 of the fibrolite variety (which developed in a radial form associated with quartz). The association of the metamorphic peak consists in biotite+muscovite+quartz+plagioclase+sillimanite 1 with the abundant formation of sillimanite of the fibrolite variety allowed determining the following conditions: T=650-720 °C and P=5.5-6.9 Kb. These conditions suggest that the rocks suffered a Barrovian metamorphism. Sil 2 was formed in the slightly metamorphic post-peak stage in a weak deformation environment and possibly by the thermal effect produced by the ortogneisses emplacement during the Late Ordovicic. The geochemical characteristics evidence a sedimentary pelitic protolith for the schists and quartzites that formed an active continental margin.