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El estudio y desarrollo de nanomateriales y micromateriales se ha incrementado exponencialmente en los últimos años con muy diversas aplicaciones, algunas ya puestas en práctica y otras aun potenciales. Si bien las nanopartículas de metales han acaparado mucha atención, en los últimos años se vienen estudiando nanopartículas de materiales biodegradables, especialmente para aplicaciones médicas y farmacéuticas, pero también con potencial interés en la industria cosmética y especialmente en el cuidado de la piel. En este aspecto, las nanopartículas basadas en quitosana tienen un gran potencial debido a la biocompatibilidad, biodegradabilidad y no toxicidad de este polisacárido, y además a la posibilidad de crear sistemas incorporando compuestos que le den propiedades antimicrobianas, antioxidantes, antiinflamatorias, entre otras. Se estudiará su formación de las partículas los métodos de emulsificación utilizando ultrasonido.
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La contaminación de aguas por mercurio (Hg) y cianuro (CN-) es un problema ambiental grave que amenaza la ecología y la salud pública debido a la alta toxicidad de estos contaminantes. En el Perú, este es un problema especialmente importante debido al empleo irresponsable de estos químicos en la minería aurífera ilegal. Este proyecto busca desarrollar un método de cuantificación portátil para estos contaminantes empleando nanopartículas de oro (AuNPs) como sensores. Para esto, se adaptarán sensores de absorción (colorimétricos) basados en la agregación y el consiguiente acoplamiento plasmónico de AuNPs reportados en la literatura a un esquema de detección ratiométrica basado en dispersión Rayleigh de resonancia (DRR) empleando un espectrofluorímetro de laboratorio. Se espera que estos nóveles sensores DRR posean una sensibilidad equivalente a la de un sensor de fluorescencia y por tanto superior a la de sus equivalentes de absorción, tal como se ha observado para sensores DRR de otras especies químicas. A continuación, se aprovecharán los mínimos requerimientos instrumentales de un sensor DRR para implementar un espectroscopio portátil que permita realizar análisis in situ de aguas contaminadas en regiones remotas. Las características analíticas del método basado en el instrumento portátil se optimizarán y compararán con aquellas del método de laboratorio.
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La quitina es el segundo polisacárido en abundancia en la naturaleza y a partir de ella se obtiene la quitosana, un polielectrolito catiónico cuando se diesuelve en soluciones acuosas ácidas y cuyas propiedades de biodegradabilidad, biocompatibilidad, bacteriostática, antifúngica y capacidad para formar películas, fibras y matrices porosas ligeras. Así, la quitosana es interesante para aplicaciones en medicina, farmacia, alimentos, cosmética, agricultura, tratamiento de aguas, etc. Existen reportes contradictorios o poco reproducibles de las propiedades de la quitosana, aun para un determinado grado de desacetilación y peso moelcular, principalmente porque su obtención a partir de la quitina es un proceso heterogéneo que no permite una distribución homogénea a lo largo de la cadena de las dos unidades repetitivas (glucosamina y glucosamina acetilada). La diferencia en la distribución de estas unidades repetitivas hace variar la solubilidad, viscosidad e incluso reactividad química del polímero, por lo que es importante diseñar un método eficiente para su desacetilación completa sin degradar sustancialmente sus cadenas. Para ello se propone estudiarla eficiencia de la radiación de microondas en el proceso de desacetilación y diseñar un proceso (de una o varias etapas) que puede involucrar también un pretratamiento de la muestra, para alcanzar grados de desacetilación cercanos al 100%. Los productos serán caracterizados por técnicas espectroscópicas (grado de desacetilación) y por viscosidad y cromatografía por permeación de gel (peso molecular y distribución).
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La contaminación de aguas por mercurio (Hg) y cianuro (CN-) es un problema ambiental grave que amenaza la ecología y la salud pública debido a la alta toxicidad de estos contaminantes. En el Perú, este es un problema especialmente importante debido al empleo irresponsable de estos químicos en la minería aurífera ilegal. Este proyecto busca desarrollar un método de cuantificación sensible, selectivo y de bajo costo para estos contaminantes empleando nanopartículas de oro (AuNPs) como sensores. Para esto, se adaptarán sensores de absorción (colorimétricos) basados en la agregación y el consiguiente acoplamiento plasmónico de AuNPs reportados en la literatura a un esquema de detección ratiométrica basado en dispersión Rayleigh de resonancia (DRR) empleando un espectrofluorímetro de laboratorio. Se espera que estos nóveles sensores DRR posean una sensibilidad equivalente a la de un sensor de fluorescencia y por tanto superior a la de sus equivalentes de absorción, tal como se ha observado para sensores DRR de otras especies químicas. La continuación de este proyecto permitirá la aplicación del método al análisis de muestras acuosas complejas (i.e., agua de ríos contaminados) y su implementación en un espectroscopio portátil para análisis químicos in situ de aguas contaminadas.
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A nivel mundial, existe cada vez menos interés por el estudio de la ciencia, y nuestro país no es una excepción. La percepción que se tiene de la ciencia es la de conceptos áridos, difíciles de entender y que tienen muy poca conexión con la vida diaria. Existe la idea errónea de que un joven que decida estudiar una carrera científica tendrá muy pocas opciones de desarrollo profesional: solo podrá dedicarse a la docencia. Este proyecto busca implementar un programa en el que, mediante una serie de actividades demostrativas y participativas, la población pueda descubrir que los conceptos científicos aprendidos en los libros de texto están presentes en un contexto poco usual: tres espacios patrimoniales peruanos. Las personas que participen en el programa entenderán la importancia del aporte de la ciencia y la tecnología en la conservación de los espacios a los que serán expuestos durante las actividades y cómo es que solo mediante el trabajo interdisciplinario pueden lograse los objetivos de conservación y puesta en valor de nuestro patrimonio. Finalmente, podrán darse cuenta de las carencias que tenemos actualmente en nuestro país en el ámbito de la ciencia y la tecnología aplicadas a la conservación del patrimonio cultural, algo que resulta particularmente en un país como el nuestro, con un patrimonio tan rico y diverso. Se espera que este programa inspire el uso y la aplicación de técnicas analíticas modernas y promueva la creatividad en el planteamiento de propuestas innovadoras que contribuyan a solucionar este problema.
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Existe abundante literatura sobre el uso de los biopolímeros para diversas aplicaciones, incluyendo las aplicaciones biomédicas. Un recurso que podría utilizarse para la extracción de biopolímeros son las algas. En el Perú, existe una reserva importante de algas rojas y marrones conocidas comúnmente como yuyo y cochayuyo. En la actualidad, estas algas son usadas principalmente para el consumo humano directo o para la exportación para la industria alimentaria y textil. Este proyecto pretende explorar por primera vez en el país el potencial de los biopolímeros extraídos de algas para desarrollar aplicaciones biomédicas. Entre las principales aplicaciones a considerar se tiene: adhesivos biomédicos, armazones para ingeniería de tejidos y parches para heridas. Los biopolímeros serán principalmente alginato, carragenina y mezclas de ambos en los estados puros y modificados o reforzados con nanopartículas. Las técnicas para la preparación de serán solvent casting (vaciado) y melt processing (proces.del fundido). La caracterización incluirá la caracterización morfológica, térmica, mecánica y biomédica. La caracterización biomédica involucra ensayos de biocompatibilidad y citotoxicidad. Se busca dar un tratamiento interdisciplinario al desarrollo de un tipo de producto avanzado obtenido a partir de recursos naturales renovables. El equipo de investigación estará formado por un especialista en Ciencia de los Materiales, un especialista en Química y un especialista en Física. Se contribuirá con la puesta en valor de un recurso que es parte de la biodiversidad del país y que actualmente es explotado para el consumo humano directo. Además, se contribuirá con el surgimiento de una industria de biopolímeros para aplicaciones biomédicas de alto valor agregado. Los resultados se comunicarán en al menos dos publicaciones en revistas indexadas (ISI Q1/Q2), al menos 1 conferencia internacional o nacional, al menos 1 tesis, así como seminarios abiertos al público y la sociedad civil
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En los últimos años se ha incrementado el interés en desarrollar tratamientos o acabados especiales para textiles en aplicaciones diversas como, por ejemplo, para vestimenta, decoración, farmacia y medicina, agricultura y alimentos con diferentes funciones. Entre ellos, el área de farmacia y medicina ha captado gran interés por la posibilidad de desarrollar tratamientos que logren incorporar actividad antimicrobiana a los textiles, tanto para proteger al usuario frente a microorganismos patógenos o que causen mal olor, como para evitar la degradación y manchado de las fibras textiles. En este trabajo se incorporarán agentes activos a materiales de fibra celulósica para evaluar su capacidad para limitar o eliminar el desarrollo de microorganismos (bacterias gram + y gram-). Así, se estudiará el efecto de la presencia de polisacáridos, en especial la quitosana, un agente antimicrobiano comercial (triclosán) y nanopartículas metálicas en tela de algodón y papel de celulosa (100%). Se evaluará también la pérdida de la actividad por lixiviación en agua.
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El adobe, como material de construcción, se ha utilizado alrededor del mundo desde hace miles de años. Es un material económico, abundante y totalmente reciclable, con un mínimo impacto en el medio ambiente y que continúa siendo utilizado por una gran parte de la población mundial, a pesar que sus propiedades estructurales y de resistencia al agua son limitadas. Además, este material puede albergar plagas como bacterias, insectos, hongos y vegetación. Este proyecto busca evaluar el efecto de incorporar polisacáridos (materiales biodegradables y no tóxicos) extraídos de fuentes locales, en la preparación del adobe y en el tratamiento de su superficie. Se espera que la presencia de quitosana, carragenina o alginato, mejore las propiedades del adobe. Los polisacáridos serán caracterizados por técnicas espectroscópicas y se determinará su peso molecular. Se realizarán mediciones de flexión y compresión sobre las probetas de adobe modificado, y se estudiará el proceso de endurecimiento del mismo. Para las superficies tratadas, se evaluarán los cambios en su resistencia al agua y la actvidad biológica contra bacterias y hongos. Los resultados de este trabajo tendrán impacto no sólo en la construcción de mejores viviendas de adobe, sino que también podrán ser aplicados a la conservación y mantenimiento de restos arqueológicos.
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