Cursos CLAQ2014

Fecha: Martes 14 de octubre del 2014

Lugar: Sheraton Lima Hotel & Convention Center

Los cursos ofrecidos durante el Congreso Latinoamericano de Química tendrán una duración de 4 horas académicas. Serán dictados por diversos especialistas internacionales con el fin de actualizar los conocimientos de los profesionales químicos. Los cursos y expositores se muestran en la tabla siguiente:

Expositor Curso Horario
Celedonio Álvarez Gonzales  CM01:RMN: aspectos prácticos e instrumentales 09:00-12:50
Esther J. Ocola, María Alicia Ulla CM02:Espectroscopía IR y sus Aplicaciones 09:00-12:50
Julio Caballero Ruiz   CM03:Aproximaciones computacionales al estudio de moléculas orgánicas en interacción con sistemas biológicos  09:00-12:50
Johanna Camacho González CM04:Incorporación de la historia de la ciencia en la clase de Química 09:00-12:50
Fabián Benzo  CM05:Sistema globalmente armonizado (SGA) de clasificación y etiquetado de productos químicos 09:00-12:50
Jim McQuillan     CM06:Surface chemistry from infrared spectroscopy 09:00-12:50
Silvia Irusta  CT11:Caracterización de sólidos mediante XPS 14:00-17:50
Eduardo Pinilla CT12:Avances en sensores electroquímicos miniaturizados 14:00-17:50
William Tiznado Vásquez  CT13:Análisis de la estructura   electrónica y racionalización del enlace químico mediante herramientas de la mecánica cuántica   14:00-17:50
Alfonso Zavaleta Martínez-Vargas  CT14:Farmacocinética de drogas 14:00-17:50
Eduardo Montoya Rossi  CT15:Instrumentación química alternativa 14:00-17:50

  

Tarifas para los participantes Inscritos en el CLAQ2014

Las tarifas para los participantes inscritos en el CLAQ2014 se muestran en el siguiente cuadro:

Participante Inscrito al CLAQ Un curso (US$) Dos Cursos (US$)
Profesional 80.00 140.00
Estudiantes de Postgrado 60.00 100.00
Estudiante de Pregrado 40.00 60.00

Inscripción – Residentes en Perú

Paso 1: Las personas desde el Perú pueden hacer el depósito del pago de los cursos hasta el 13 de octubre por dos medios:

A) Pago en el Banco Interamericano de Finanzas (BanBif) cuenta corriente N° 007000370165

B) Transferencia interbancaria al Banco Interamericano de Finanzas CCI: 038-107-207000370165-94

Paso 2: Una vez realizado el pago deberá llenar el Formulario Cursos CLAQ2014 – Residentes en Perú

Paso 3: Enviar el comprobante de pago a sqpcongreso@gmail.com indicando el nombre de la persona inscrita al curso.

 

Inscripción – Residentes en el Extranjero

Como a los interesados que están en el extranjero les resulta oneroso hacer el pago desde sus países de residencia, pueden inscribirse ahora llenando el siguiente Formulario Cursos CLAQ2014 – Residentes en el Extranjero. Cuando arriben a Lima podrán hacer el pago en cualquier agencia bancaria con los siguientes datos:

 

 

Banco Scotiabank
Cuenta en dólares: N°  0587348793
Banco Interamericano de Finanzas (BanBif)
Cuenta en dólares: N° 007000370165

 

Deberán presentar el comprobante de pago el día del curso (14 de octubre 2014).

 

Si lo desean pueden hacer el pago vía Western Unión. Consultar detalles al correo sqpcongreso@gmail.com

 

 

Tarifas para los participantes NO Inscritos en el CLAQ2014

Las personas no inscritas al CLAQ2014 pagarán según se muestran en el siguiente cuadro:

Participante No Inscrito al CLAQ Un curso (US$) Dos Cursos (US$)
Profesional 110.00 200.00
Estudiantes de Postgrado 80.00 140.00
Estudiante de Pregrado 55.00 100.00

Inscripción – Residentes en Perú

Paso 1: Las personas desde el Perú pueden hacer el depósito del pago de los cursos por dos medios:

A) Pago en el Banco Interamericano de Finanzas (BanBif) cuenta corriente N° 007000370165

B) Transferencia interbancaria al Banco Interamericano de Finanzas CCI: 038-107-207000370165-94

Paso 2: Una vez realizado el pago deberán llenar el Formulario Cursos CLAQ2014 – Residentes en Perú

Paso 3: Enviar el comprobante de pago a sqpcongreso@gmail.com indicando el nombre de la persona inscrita al curso.

 

 

Descripción de los cursos

CM01: RMN: Aspectos prácticos e instrumentales.

 

Celedonio Álvarez González, Universidad de Valladolid, Castilla y León, España

La Resonancia Magnética Nuclear (RMN) es una técnica espectroscópica que se utiliza para determinar la estructura de moléculas orgánicas e inorgánicas, tanto en disolución como en estado sólido. Esta técnica no es destructiva y tiene aplicaciones en todas las áreas de la Química y en algunas de la Biología. Existen procedimientos para determinar la estructura covalente (las conectividades entre los átomos), la estereoquímica (orientación relativa de los distintos grupos en el espacio) o la conformación molecular (rotaciones de enlaces o movimientos moleculares relativos entre las diferentes partes de la molécula). Cada señal observada en los espectros obtenidos con esta espectroscopía puede ser identificada y asignada a cada uno de los átomos de hidrógeno (y/o de carbono, nitrógeno, …) presentes en la molécula. Para un químico entrenado en la interpretación de los datos de RMN, el proceso de interpretación puede ser tan rápido e inconsciente que el investigador realmente “ve” la molécula en el espectro de RMN.

Esta técnica espectroscópica ha sufrido avances muy espectaculares en su instrumentación en los últimos años. Los primeros espectrómetros introducidos en los años 50 funcionaban en la modalidad de onda continua con imanes permanentes, con frecuencias de resonancia para el protón de 30-60 MHz y sin electrónica para ayudar a la estabilización del campo magnético. Más tarde, en los años 60 se introdujeron los primeros electroimanes, con campos magnéticos cada vez más estables, lo que supuso que pudieran comenzar a operar en la modalidad transformada de Fourier. La introducción de la espectroscopía de RMN bidimensional hacia los años 80, obligó a un rediseño de los espectrómetros existentes, equipándolos con generadores de pulsos y se introdujeron mejoras en los sistemas de procesado de espectros. En la actualidad, la introducción de las técnicas multidimensionales ha exigido un esfuerzo mayor obligando al diseño de espectrómetros más estables y con manejo de radiofrecuencia más versátil y rápido. Si bien, en comparación con otras técnicas analíticas la RMN es poco sensible, esta mejora en el equipamiento permite que cantidades menores de un miligramo (compuesto con peso molecular medio) disueltas en unos 0.6 mililitros de disolvente puedan ser estudiadas regularmente. Por último, y no por ello poco importante, la instrumentación necesaria para poder realizar RMN es bastante cara, pudiendo un equipo costar entre 200.000 y 5.000.000 €, dependiendo del campo magnético adquirido, la configuración de la consola y cuantas y de que tipo son las sondas.

Dicho todo esto, el objetivo de este curso es, en primer lugar, que el participante comprenda la estructura y funcionamiento básico de los equipos de RMN para poder sacar el mayor partido a esta instrumentación. Se hará un repaso a las partes de un equipo de RMN más importantes como son el imán, la consola, las sondas y el software, haciendo especial hincapié en la consola y las sondas debido a las grandes posibilidades de configuración que proporcionan. Es sabido que muchas personas que utilizan la RMN no tienen muy claro que hace el espectrómetro una vez configuramos cierto experimento. Debido a que la RMN es una técnica que implica el magnetismo, la superconductividad, la electrónica involucrada en el manejo de radiofrecuencias y tratamiento de la información analógica y digital, muchos investigadores están comprensiblemente intimidados y solo desean saber “qué botón presionar”. Aunque una simple lista de instrucciones y una comprensión de la interpretación de los datos son suficientes para muchos científicos, este curso trata de profundizar un poco en estos conocimientos sin ser enterrados en los detalles técnicos y los formalismos físicos y matemáticos.

En una segunda parte haremos un repaso a los tipos de experimentos actuales que son utilizados en la determinación estructural de diferentes tipos de especies. Estos experimentos cubren varios temas específicos como son experimentos bidimensionales homo y heteronucleares, selectivos en una o dos dimensiones, etc.

 

 

CM02: Espectroscopía IR y sus Aplicaciones

Expositoras: Esther J. Ocola, Texas A&M University, USA; María Alicia Ulla, U. Nacional del Litoral, Argentina

La espectroscopía infrarroja, IR, tiene más de 200 años de evolución.  Según cuenta la historia, Sir. William Herschel en 1800 observó que tres termómetros, con sus bulbos pintados de negro, se calentaron en grados diferentes, según su posición en el espectro, al incidir sobre ellos radiación del sol dispersada por un prisma que fue colocado frente a una rendija. La radiación con la que se registró la más alta temperatura fue con el termómetro ubicado en la zona más allá del rojo, fuera del rango visible. En aquel entonces, se denominó a estos rayos como rayos calóricos.  Se conoce a esta experiencia como el descubrimiento de la región infrarroja.  Después de pasar un periodo de investigación en diversas universidades, para encontrar utilidad a estos “rayos calóricos”, la empresa Adam Hilger Ltd. puso en 1913, en el mercado comercial un espectrómetro IR de dispersión Modelo D83.  Al comienzo de los años 40 se fabricó el primer espectrómetro IR comercial de doble haz.  En 1945 Gerhard Herzberg publicó su libro: “Espectroscopía Infrarroja y Raman de Moléculas Poliatómicas”.  Ya en esos tiempos se aplicaba la teoría cuántica en la interpretación de espectros.

Hoy en día, el avance de la tecnología ha colaborado a que se manufacturen equipos IR que permiten trabajar por ejemplo con una resolución de 0.2 cm-1, software que permite seguir la cinética de un proceso según la aparición o desaparición de picos, también equipos con registros más rápidos y confiables y con una mejora de los materiales de los componentes del equipo.  Ya es común usar ahora equipos FTIR que ya no son equipos de dispersión sino equipos FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy).  Estos equipos computarizados permiten la traducción de un interferograma a un espectro IR mediante una transformada de Fourier.  Además contamos con programas computacionales que facilitan la ejecución de cálculos cuánticos.

El presente curso trata de los fundamentos básicos de la espectroscopía IR.  Incluye la ilustración de ejemplos donde los espectros calculados, según la cuántica, son de ayuda para la asignación de frecuencias de vibración a modos vibracionales.  También se compararán espectros del estado líquido, vapor y sólido de sustancias.

Este curso también cubre el aspecto práctico de la preparación de muestra, técnicas IR recomendadas a usar según tipo de muestra, la descripción de los equipos IR y de sus componentes usados en la actualidad.  De esta forma, el curso ofrece una visión teórica-práctica de la espectroscopía IR aplicada a muestras gaseosas, líquidas y sólidas.

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CM03: Aproximaciones computacionales al estudio de moléculas orgánicas en interacción con sistemas biológicos

Julio Caballero, Centro de Bioinformática y Simulación Molecular, Universidad de Talca, Chile

julioEn la actualidad los métodos computacionales aportan a la química y la biología en casi todas sus ramas. La llamada química medicinal es un área que investiga la síntesis de moléculas orgánicas y su evaluación contra sistemas biológicos de relevancia en la medicina. La manera de operar el conocimiento en esta área es primeramente la identificación de sistemas biológicos que puedan ser de interés en algún proceso terapéutico y posteriormente descubrir moléculas orgánicas que interactúen con ellos. Las moléculas orgánicas que presentan actividad contra algún sistema biológico de interés se denominan fármacos. A pesar de que se reportan muchos fármacos cada año es muy difícil que alguno pueda ser usado para tratamiento en algún padecimiento. Esto se debe a que muchos no tienen la actividad necesaria para tener un efecto positivo en pacientes, o a que pueden presentar efectos secundarios, o a que no tiene buenas propiedades ADME.

Los métodos computacionales han tenido un aporte fundamental en esta área debido a que han permitido tener más conocimiento de la relación que existe entre la estructura de las moléculas orgánicas y la actividad que ellas poseen. Además, con el material que aporta la cristalografía de rayos X aplicada a proteínas, los métodos computacionales permiten predecir la manera en que las moléculas orgánicas interactúan con sus receptores, y a su vez se pueden establecer los mecanismos de interacción de manera más clara.

En este curso se abordarán varias de las metodologías computacionales empleadas en química medicinal. Haremos consideraciones en cuanto al material estructural que se usa para hacer estos estudios, sobre la relevancia de la información estructural disponible para cada tipo de estudio y sobre la información que se puede brindar después de realizar un estudio computacional en química medicinal. Hablaremos sobre la metodología docking, como método para obtener la orientación de moléculas orgánicas dentro del sitio de unión de una proteína, sobre la metodología dinámica molecular para obtener una descripción detallada del sistema a nivel molecular y como material para el cálculo de variables termodinámicas, y sobre los métodos de modelación basados en ligandos (QSAR) como una alternativa cuando no se tiene información del receptor.

En el curso se abordarán las ventajas y desventajas de cada uno de estos métodos y se pondrán ejemplos sobre su uso en el mundo científico actual.

 

CM04: Incorporación de la historia de la Ciencia en la clase de  Química

Expositora: Johanna Camacho González, Universidad de Chile

La relación entre Historia de la Ciencia y la Educación Química, se sustenta en una enseñanza de las ciencias que permita saber ciencia y sobre la ciencia, reconociendo la importancia de la seres humanos como personas históricas pertenecientes a determinados contextos sociales, políticos y culturales; la dinámica evolutiva y transformadora de la actividad científica, el progreso científico no como un progreso acumulativo sino como un proceso cultural donde los nuevos conocimientos implican reelaboraciones de los saberes previos y que además, contribuye a una formación de una imagen crítica de la ciencia, concordante con las necesidades de una enseñanza que responda a la consolidación de una cultura científica de base en nuestro medio y a la valoración de la actividad científica en nuestros contextos particulares.Desde la década de los 60´s, se vienen proponiendo diferentes argumentos a favor de la incorporación de la Historia de la Ciencia en el campo educativo, los cuales pueden ser clasificados en conceptuales, procedimentales y contextuales, en relación con el propósito (Tabla 1).

Tabla 1. Perspectivas para abordar la Historia de la Ciencia en la Educación Científica

Comprensión Conceptual
  • Conocer sobre cómo se construye conocimiento científico
  • Énfasis en la naturaleza tentativa del conocimiento científico
  • Problematización y relación de  los contenidos con la naturaleza de la ciencia
Comprensión Procedimental
  • Procesos y diseño de experimentos
  • Las dinámicas de las comunidades científicas (Métodos de investigación)
  • Procesos de conclusión e inferencias
Comprensión Contextual
  • Intereses y actitudes positivas hacia la ciencia
  • La actividad química en relación con los aspectos individuales y colectivos
  • Factores socio-culturales

 

La incorporación de la Historia de la Ciencia en la Educación Química presenta opiniones a favor y en contra, existen dos razones fundamentales por la que el profesorado sigue sin considerar la Historia de la Ciencia dentro del currículo escolar. En primer lugar, la mayoría de docentes de química operan desde una comprensión relativamente pobre de la naturaleza de la ciencia, que los lleva a centrarse en los productos de la ciencia y no en el proceso de información científica. En segundo lugar, las decisiones del profesorado sobre qué enseñar y cómo enseñarlo se basan principalmente en el tratamiento del concepto de adquisición y desarrollo, y la necesidad de enseñar los contenidos específicos para preparar a sus estudiantes para las pruebas estandarizadas.

A través del curso se presentarán algunas experiencias de investigación acerca del uso de la Historia de la Química en la Educación Científica.

CM05: Sistema Globalmente Armonizado (SGA) de clasificación y etiquetado de productos químicos

Fabián Benzo Moreira, Unidad Académica de Sistemas Integrados de Gestión, Facultad de Química, Universidad de la República, Uruguay

sgaDurante la Conferencia de las Naciones Unidas sobre Medio Ambiente y Desarrollo que se celebró en 1992 en Río de Janeiro, se aprobó el mandato internacional que dio el impulso inicial a la elaboración de un sistema único que armonizara las diferentes regulaciones existentes sobre clasificación y etiquetado de los peligros de los productos químicos. El nuevo sistema se denomina “Sistema Globalmente Armonizado de clasificación y etiquetado de productos químicos” (SGA) y es el resultado de más de una década de trabajo en el que participaron expertos de diversos países y organizaciones internacionales. La primera edición del documento, conocido como “libro violeta”, fue aprobada en 2003 por el Consejo Económico y Social de Naciones Unidas. Desde entonces, el SGA se ha revisado, actualizado y mejorado cada dos años, de acuerdo con las necesidades y la experiencia recogida en su aplicación.

El SGA es cada vez más una realidad en el mundo. La Comunidad Europea y Estados Unidos cuentan con reglamentaciones sobre clasificación y comunicación de los peligros de los productos químicos basadas en el SGA (Reglamento CE 1272/2008 y OSHA 29 CFR 1910, 1915 y 1926), las cuales tendrán plena vigencia en junio de 2015. En China el SGA entrará en vigor a partir del 1 de noviembre del presente año. En América Latina son muy pocos los países que poseen reglamentaciones basadas en el SGA, si bien en la mayoría se han realizado actividades tendientes a la implementación.

El SGA incluye criterios para clasificar y comunicar los peligros de los productos químicos, tanto sustancias como mezclas, durante la producción, almacenamiento, transporte, uso y disposición. En el SGA hay definidas 28 clases de peligros, de las cuales 16 corresponden a peligros físicos, 10 a peligros para la salud humana y 2 a peligros para el medio ambiente. Asimismo el SGA incluye requisitos para las etiquetas y las fichas de datos de seguridad (FDS).

El objetivo del curso es introducir a los participantes en el SGA. Se explicará el “libro violeta”, los objetivos y alcance del SGA. También se describirán las clases de peligro, los elementos normalizados y no normalizados de las etiquetas y el contenido de las FDS. Finalmente se mostrarán ejemplos y se brindarán fuentes de información accesibles en Internet acerca del SGA.

 

CM06: Surface chemistry from infrared spectroscopy

(This course will be taught in English)

Lecturer: Jim McQuillan, Department of Chemistry, University of Otago, Dunedin, New Zealand

Infrared (IR) spectroscopy is valuable for chemists because it reveals the environment of molecules through the sensitivity of their vibrations. This analytical method is particularly useful in surface chemistry and catalysis where the perturbing forces at an interface can concentrate molecules in adsorption, modify their reactivities in catalysis, and separate them in chromatography. However, many surface chemical systems of importance in nature and in technology are poorly understood and involve aqueous interfaces which have traditionally been inaccessible to IR spectroscopy due to the prohibitively strong IR absorption of water.

mcquillThis situation has now changed with the increasing utilisation of the total internal reflection or attenuated total reflection (ATR) approach. In ATR-IR the signal is obtained adjacent to the surface of a high refractive index prism, such as ZnSe or diamond, from an evanescent wave which penetrates only about a micrometre into the sample and minimizes any water absorption. Thus samples from the real aqueous world can now be readily analysed and this development has created opportunities for investigation and understanding of hitherto unexplored systems. By simply placing a sample on the horizontal surface of an ATR prism an IR spectrum can be readily recorded. This new approach is rapidly replacing the more laborious KBr disc approach for IR spectra of solids and has created a resurgence in use of IR spectroscopy amongst synthetic chemists. New FTIR instruments have been purchased, providing opportunities for environmental and physical chemists to explore wet interfacial chemistry and better utilise these modern IR spectrometers.

One growth area is the use of particle films on ATR prisms to provide IR spectra of species adsorbed to metal oxides from aqueous solutions. Titanium dioxide is the outstanding example and iron oxides are also studied. TiO2 surface chemistry is important in paint pigment dispersions, in the compatibility of prosthetic implants, in dye-sensitised TiO2 solar cells, and in photocatalysis fundamentals. Iron oxide is of major importance in environmental chemistry where it plays a significant role in sequestering toxic mine effluent species such as arsenates and antimonates.

The following topics can be presented in four lectures with time for questions and discussion of each topic.

1. Introduction to ATR-IR spectroscopy – total internal reflection, the evanescent wave, single and multiple reflection accessories, particle films.

2. Measurements of IR spectra of adsorbed species for titanium dioxide particle films. Concentration dependence of adsorption (adsorption isotherm), pH dependence of adsorption, adsorption/desorption kinetics, and photocatalysis with literature examples.

3. Environmental chemistry including iron oxides in mining contexts, silicate adsorption.

4. Surface chemistry of ionic and nonionic surfactants in applications such mineral extraction and dishwashing.

CT11: Caracterización de sólidos mediante XPS

Silvia Irusta Alderete, Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente, Instituto de Nanociencia de Aragón (INA), Universidad de Zaragoza, España

La espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS) es una poderosa técnica para la caracterización de la superficie de los sólidos. Está basada en el principio fotoeléctrico descubierto por Herzt en 1887 y desarrollado por Siegbahn y su grupo de investigación en la Universidad de Uppsala, Suecia, en la década de los 60. El efecto fotoeléctrico consiste en que al irradiar una superficie sólida con fotones, estos tienen la energía suficiente para extraer electrones de los orbitales moleculares más cercanos al núcleo del átomo. Dado que las energías de enlace de los orbitales internos depende principalmente del número atómico z, estos electrones, conocidos como fotoelectrones, nos permiten identificar unívocamente los elementos presentes. Claro está que la identificación de los elementos presentes no es la única información que puede obtenerse mediante esta técnica, ya que mediante la utilización de los factores de sensibilidad atómica es posible determinar el porcentaje relativo de cada uno de los elementos detectados. Este análisis cuantitativo es importante en el caso de la determinación de impurezas y la segregación de fases. Por otro lado las energías de enlaces a las que aparecen los picos de determinado elemento dan información sobre el entorno químico de dicho elemento en la muestra. Esto se basa en que la dificultad para arrancar electrones de un átomo con alta densidad electrónica es mucho menor que la necesaria en el caso de que la densidad electrónica sea baja. Todo esto conduce a poder determinar en muchos casos el estado de oxidación del elemento en la muestra analizada.

Las partes fundamentales que integran un equipo de XPS son, la fuente de rayos X, el analizador de electrones y el detector de electrones. Por supuesto la cámara de medida tiene que estar a ultra alto vacío (10-9 torr) por lo cual también es esencial un sistema de vacío que asegure dicho niveles. Opcionalmente se puede contar con un cañón de iones para realizar decapado de la muestra, con fines de limpieza superficial o de realizar un análisis en profundidad. Si el equipo permite además hacer análisis Auger, se debe contar con un cañón de electrones ya que estos son la fuente en este tipo de espectroscopia. Dado que el área analizada generalmente no supera el milímetro cuadrado, los equipos disponen de un sistema de microscopio óptico, generalmente combinado con una cámara para determinar exactamente el área analizada.

Es interesante destacar la posibilidad de utilizar espectroscopia fotoelectrónica de rayos X resulta en ángulo (ARXPS) que permite aumentar aún más la alta sensibilidad de la muestra pudiendo llegar a analizar menos de un nanómetro de profundidad del sólido. Si por el contrario lo que se requiere es aumentar la profundidad del análisis se puede recurrir al decapado de la superficie y posterior análisis logrando así un perfil en profundidad.

En conclusión las principales características de la espectroscopia XPS es la capacidad de detectar un elemento en presencia de otros, utilizar el desplazamiento químico para diferenciar especies químicas de un determinado elemento, realizar análisis cuantitativos, y todo ello sin tener carácter destructivo. La posibilidad de acoplamiento con resolución en ángulo y decapado permite llevar la sensibilidad superficial de pocos nanómetros a varias micras. Podemos decir que la espectroscopia XPS es un arma poderosa para la caracterización superficial de los materiales empleados tanto en los laboratorios de investigación como en la industria.

 

 

CT12: Avances en sensores electroquímicos miniaturizados

Expositor: Eduardo Pinilla, Universidad de Extremadura, España

Los sensores constituyen un área de intensa investigación y crecimiento comercial, estimándose que el mercado global de estos dispositivos alcance los US$ 79.5 billones en 2014 con crecimientos anuales del 7.9 % hasta 2019. Las nuevas tecnologías de micro y nano fabricación aplicadas a electrodos y componentes instrumentales, la disponibilidad de nuevos materiales con propiedades especiales, y el desarrollo de sistemas avanzados de gestión instrumental desde dispositivos digitales móviles, se han combinado para producir una nueva generación de sensores electroquímicos con espectaculares posibilidades analíticas, de importancia creciente en los sectores de salud y medio ambiente. En este curso mostraremos las principales líneas de desarrollo tecnológico y aplicabilidad práctica de este tipo de sensores.

Objetivos: Dar a conocer nuevas metodologías electroanalíticas para los sectores de salud y medio ambiente, desarrolladas a partir de tecnologías de diseño de electrodos (electrodos impresos, electrodos nanoestructurados), miniaturización de equipos (“lab-on-a-chip”), y su integración con sistemas avanzados de gestión, interpretación y transmisión de señales analíticas (“smart sensors”).

Contenidos:

– Desarrollos tecnológicos recientes sobre electrodos, equipos electroquímicos de medida y sistemas periféricos de gestión, interpretación y transmisión de datos. Sensores portables (“wearable sensors”), conectividad de sensores electroquímicos con smartphones y otros dispositivos digitales móviles. Redes inteligentes de sensores.

– Aplicaciones en monitoreo de parámetros para salud y cuidado personal: sensores de uso personal para auto-seguimiento de estado de salud y bienestar (“self-care”), sistemas de apoyo a diagnóstico remoto (telemedicina), sistemas retroalimentados de análisis + dosificación de fármacos, sistemas de detección de riesgos alimentarios (fraude, alteración de propiedades, contaminación).

– Aplicaciones en monitoreo ambiental: sensores para vigilancia atmosférica, sensores de calidad del agua, geosensores, integración de sensores electroquímicos en redes de vigilancia ambiental, redes de ciudadanos sensores y ciudades inteligentes (estrategias “people as sensors” y “smart cities”).

Metodología: Exposición de contenidos. Exhibición de componentes de equipos electroanalíticos. Actividad de búsqueda de aplicaciones en Internet y discusión en grupo.

CT13: Análisis de la estructura electrónica y racionalización del enlace químico mediante herramientas de la mecánica cuántica

William Tiznado, Universidad Andrés Bello, Departamento de Ciencias Químicas, Facultad de Ciencias Exactas, Santiago, Chile

williamtiznadoLa mecánica cuántica es quizás la teoría más completa que nos permite describir con mucha exactitud fenómenos físicos y químicos. La utilización de la teoría cuántica en la descripción de fenómenos químicos ha evolucionado notablemente en los últimos años, esto en parte por el desarrollo de las tecnologías relacionadas con los computadores. Es así, que se ha formado una rama de la química muy prolifera denominada química computacional, que involucra –fundamentalmente- el uso de modelos de la mecánica clásica (dinámica molecular) y de la mecánica cuántica para estudiar problemas de interés para los químicos, como la termodinámica y cinética asociada a reacciones especificas, la simulación teórica de diferentes respuestas de un sistema químico a una perturbación externa, lo cual nos brinda, por ejemplo, simulaciones bastante precisas de espectros (infrarrojo, resonancia magnética nuclear, fenómenos luminiscentes, etc) con fines de contrastar y/ó complementar con experimentos. Por otro lado, la química cuántica también nos permite estudiar aspectos básicos relacionados con el quehacer de la química, como es el útil concepto del enlace químico, tópico que es trascendental dentro de las enseñanza de la química como ciencia. Sin embargo el enlace químico carece de un sentido físico estricto, o al menos de la forma como lo entendemos. Es decir un enlace covalente no significa –en realidad- que existan dos electrones localizados entre los dos átomos que están enlazados, tal como nos lo muestra el modelo de Lewis. El problema se vuelve mas complejo cuando tratamos de aplicar este simple modelo (Lewis) para entender la formación y estabilización de moléculas de mayor complejidad, como por ejemplo moléculas aromáticas, complejos de coordinación, etc. En este contexto la mecánica cuántica nos brinda un escenario robusto -desde el punto de vista teórico- para evaluar la naturaleza del enlace químico, mediante la evaluación de energías de interacción así como del análisis de la estructura electrónica, mas específicamente de la densidad electrónica. En este curso se discutirán los aspectos generales de la química cuántica, y se mostrará algunas estrategias modernas para el análisis del enlace químico basados en funciones o tratamientos derivados de la densidad, como el método de átomos en moléculas, la función de localización electrónica (ELF), análisis del traslape orbitalario entre otros. El profesor a cargo del curso tiene amplia experiencia en la utilización de estas metodologías.

CT14: Farmacocinética de drogas

Alfonso Zavaleta Martinez-Vargas, Profesor Principal, Departamento Académico de Ciencias Celulares y Moleculares, Facultad de Ciencias y Filosofía, Universidad Peruana Cayerano Heredia

drogasLa farmacocinética es la rama de la Farmacología que estudia los procesos a los que un es sometido durante su paso por el organismo. Se ocupa de lo que sucede con una sustancia química (fármaco) desde el momento en el que es administrado al ser humano hasta su total eliminación del cuerpo.

Desde un punto de vista práctico, el estudio detallado de los sucesivos pasos que atraviesa el fármaco en el organismo, se agrupan con el acrónimo ADME: Absorción, Distribución (circulación en sangre), Metabolismo (transformación biológica) y Eliminación (excreción del cuerpo):

• Absorción del principio activo

• Distribución por el organismo,

• Metabolismo o inactivación, y

• Excreción del fármaco o los residuos que queden del mismo.

Estas distintas fases, implican la utilización y manejo de conceptos básicos para comprender los pasos que sigue la droga o medicamento dentro del cuerpo. . Así, las propiedades de las sustancias que actúan como acompañantes del principio activo (excipientes), las características de las membranas biológicas, y las formas en que las diferentes sustancias pueden atravesarlas, o las características de las reacciones enzimáticas que inactivan al fármaco, son de necesario conocimiento para la correcta comprensión de la cinética del fármaco.

Todos estos conceptos se pueden representar mediante fórmulas matemáticas que tienen su correspondiente representación gráfica. De esta manera se puede conocer tanto las características de una molécula, así como la manera en que se comportará determinado fármaco conociendo algunas de sus características fisicoquímicas básicas. Así, el conocimiento del pKa, su liposolubilidad, o su hidrosolubilidad en solución a los diferentes pH del cuerpo, se asocial a la biodisponibilidad y orientan la capacidad de absorción o distribución en el organismo de la droga.

Las barreras que ha de atravesar y las características de la absorción de cada sustancia vienen determinadas por la vía mediante la cual se administra la droga. La vía oral es la vía recomendada generalmente utilizada para administrar medicamentos en seres humanos. Desafortunadamente, no todos los productos pueden adaptarse para su uso por esta vía. En otros casos se utiliza la vía dérmica o tópica para fármacos que no atraviesen la piel y que actúen a nivel local. La vía parenteral (por fuera del enterón o por fuera de la vía digestiva) permite el uso del medicamento en pacientes que no pueden o no deben deglutir, permite el uso de sustancias de naturaleza proteica y otras que se inactivan por los jugos gastrointestinales y evitan el primer paso hepático. Entre ellas las más utilizadas son la vía endovenosa, intramuscular, subcutánea e intradérmica. La vía inhalatoria o respiratoria brinda la posibilidad de la utilización de sustancias en estado gaseoso (como el oxígeno o los anestésicos generales inhalatorios). La absorción sigue las leyes del intercambio de gases a nivel alveolar y tiene la ventaja de poner en disposición una gran superficie de absorción.

Las drogas luego del proceso de absorción circulan en sangre en forma libre el plasma o en forma ligada a las proteínas transportadoras plasmáticas. La dinámica y la proporción en que circulan en cada una de las dos formas libre o ligada es determinada por su liposolubilidad y grado de ionización al pH de la sangre. La existencia de agujeros (fenestra) en la pared de los capilares sanguíneos facilita la salida del fármaco libre del interior de los vasos sanguíneos hacia el exterior del vaso, y su llegada posterior a los tejidos blanco.

Muchos fármacos son transformados biológicamente en el organismo debido a la acción de diversas enzimas. Esta transformación, está destinada a modificar la liposolubilidad de los compuestos químicos (medicamentos, o productos producidos por el organismo que deben ser excretados) incrementando su hidrosolubilidad para facilitar su eliminación del cuerpo. Todas las células del cuerpo, y la sangre tienen enzimas metabolizantes. Se reconoce al hígado y sus células (los hepatocitos) como el órgano y las células metabolizantes por excelencia. En el cuerpo existen sistemas enzimáticos específicos para algunas moléculas, y también existe el sistema inespecífico, que degrada muchísimas sustancias diferentes. El sistema inespecífico tiene dos fases: I y II. En la primera fase existe un sistema enzimático acoplado a la membrana del retículo endoplasmático liso celular: el Sistema del Citocromo P450. En la fase II se describen a un grupo de enzimas denominadas transferasas.

La farmacocinética estudia los mecanismos mediante los cuales se producen estas transformaciones, los tejidos en que ocurre, la velocidad de estos procesos y los efectos de las propias drogas y sus metabolitos sobre los mismos procesos enzimáticos. A modo de ejemplo, véase el diagrama del metabolismo hepático de los fármacos.

Los fármacos son eliminados del organismo inalterados (moléculas de la fracción libre) o modificados como metabolitos a través de distintas vías. El riñón es el principal órgano excretor, aunque existen otros, como el hígado, la piel, cerebro, pulmones. Estos órganos o estructuras utilizan vías determinadas para expulsar el fármaco del cuerpo, que reciben el nombre de vías de eliminación: Orina, lágrimas, sudor, saliva, respiración, leche materna, heces, bilis. La vía renal es la principal vía de eliminación de drogas del cuerpo.

La Farmacocinética estudia los mecanismos y las modificaciones que sufre el fármaco al pasar por el cuerpo desde su ingreso hasta su salida del cuerpo.

CT15: Instrumentación Química Alternativa

Eduardo H. Montoya Rossi, Dirección de Investigación y Desarrollo, Instituto Peruano de Energía Nuclear

Eduardo_MontoyaEl curso trata del desarrollo (diseño, construcción, aplicación y evaluación) de instrumentos sofisticados y de altas prestaciones, pero de muy bajo costo, apoyándose en los más diversos artículos populares de alta tecnología, pero que al ser de consumo masivo están fácilmente disponibles y a bajos costos. El cultivar esta línea permite resolver problemas de falta de presupuesto y equipamiento, con adaptación de tecnología asequible en el País. A lo largo del curso se mostrará de manera teórico – práctica, el diseño y la construcción de algunos instrumentos útiles en química analítica instrumental y fisicoquímica, tales como medidor de pH, medidor de conductancia, termómetro de precisión para calorimetría, fotómetro y espectrofotómetro en la región visible, interface de los citados instrumentos a computadora, etc. Todo esto empleando componentes que se pueden adquirir en el País, a muy bajo costo y sin necesidad de hacer importaciones especiales. Las 04 horas disponibles se dividirán en 02 de teoría y 02 de prácticas, que se darán de manera demostrativa.

En la parte teórica se revisarán, con un enfoque práctico, conocimientos sencillos de electrónica y algunas otras tecnologías (óptica, computación, etc.) aplicados al diseño y la construcción de algunos instrumentos de análisis químico y se presentarán y discutirán diversos ejemplos y posibilidades de aplicación. Los ejemplos se tomarán de la literatura especializada existente y sobre todo, de la experiencia del docente.

En la primera hora de práctica, se revisarán y probarán algunos circuitos electrónicos sencillos pero útiles, como una etapa de familiarización con la experimentación en electrónica aplicada. En la segunda hora de práctica se demostrará una forma eficaz y de muy bajo costo, de implementar experimentos cuantitativos de química analítica instrumental, empleando instrumentos hechos en casa, controlados por una computadora personal portátil.

El curso tendrá 15 vacantes y el material de práctica será proporcionado, en préstamo, por el docente.