Ingeniería Biotecnológica

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Producción de Biopolimeros a partir de Residuos Agroindustriales: Una Revisión Sistemática
(Universidad Católica de Santa María, 2024-03-18) Lizarraga Cardenas, Bryan Mauricio
La producción de plásticos de un solo uso viene siendo una problemática medioambiental global que no presenta mejoría. Entonces, el estudio de fuentes alternativas a este problema surge como una necesidad casi obligada de los investigadores y la comunidad científica, en la actualidad la producción de nuevos biopolímeros a partir de residuos agroindustriales trae consigo una serie de ventajas a diferentes niveles tanto sociales, tecnológicos, económicos y ambientales que solucionarán esta problemática. Es importante profundizar acerca de los conceptos fundamentales tanto de la manufactura, síntesis, propiedades y clasificación de los polímeros, así como también de la naturaleza de la materia prima con la que se elaboran (biomasa lignocelulósica, aceites y otras macromoléculas), para que se logre un conocimiento claro y solido acerca de las propiedades particulares de cada uno de estos biomateriales. La diversidad de productos agroindustriales de nuestro país (palta, mango, plátano, yuca, papa, arroz, etc.) hace atractiva la implementación de plantas biotecnológicas y biorrefinerías que mediante procesos relacionados a la economía circular den valor agregado a los residuos, trabajo y desarrollo a la población. Las últimas tecnologías de vanguardia que se aplican en el mundo están obteniendo resultados prometedores y la producción a escala industrial de este tipo de biomateriales (PLA, PHA, PHB, PCL), viene avanzando a pasos agigantados, reflejados en las grandes compañías y empresas biotecnológicas que ya comercializan una amplia gama de biopolímeros. La presente revisión sistemática se llevó a cabo mediante una exhaustiva búsqueda bibliográfica en diversas bases de datos, incluyendo PubMed, Scopus, Web of Science y Google Scholar, utilizando palabras clave relevantes como "biopolímeros", "plásticos biodegradables", "residuos agroindustriales" y "economía circular". Se aplicaron criterios de inclusión específicos para seleccionar estudios primarios que abordaran la fabricación, propiedades y aplicaciones de biopolímeros derivados de materiales agroindustriales. En conclusión, esta revisión sistemática proporciona una visión integral de la metodología aplicada para la recopilación, selección y análisis de la literatura científica relevante en el campo de los biopolímeros derivados de recursos agroindustriales, destacando la importancia de este enfoque como una solución prometedora para abordar la problemática de los plásticos de un solo uso y promover prácticas sostenibles en la industria.
Comparación de la capacidad floculante del almidón modificado obtenido de tres variedades de papa ( Solanum tuberosum ) peruanas ( Canchán, peruanita, única)
(Universidad Católica de Santa María, 2024-03-15) Collacso Terrazas, Juan José Alejandro; Titi Benavente, Pedro Alonso
La papa (Solanum tuberosum) es un tubérculo ampliamente distribuido a nivel mundial y que encuentra su mayor aplicación en la alimentación humana y animal; y, debido a la cantidad de carbohidratos que tiene, constituye una excelente fuente de energía para los seres vivos. El carbohidratomás abundante de la papa es el almidón, que está formado por amilosa y amilopectina. En el proceso de tratamiento de aguas la floculación es un paso muy importante para separar los sólidos suspendidos, pero para lograr esto se necesitan compuestos inorgánicos como el Sulfato deAluminio, que si bien actúa como floculante, también termina contaminando el agua debido a su bajo peso molecular, que hace que no flocule en su totalidad. El almidón es un polímero poco funcional que no tiene muchas aplicaciones directas. Es por ello que mediante diversos métodos como por ejemplo: la oxidación, la acetilación, la carboximetilación o lacationización, se modifica al almidón (se agregan grupos funcionales) para que tenga o potencie unacierta actividad. Lo que se buscó con el presente trabajo fue extraer, cuantificar y caracterizar el almidón de tres variedades peruanas de papa, las cuales son Canchán, Peruanita y Única; y determinar el poder floculante de estos almidones cationizados con Cloruro de Glicidil Trimetilamonio (CGTA), así comotambién realizar una comparación de la eficiencia de floculación entre el almidón puro extraído de las papas y el agente cationizante puro con la de los almidones cationizados. Todo ello para poder presentar una alternativa a los tratamientos convencionales floculantes de aguas, que viene de unafuente renovable y que a veces, es desechada por enfermedades o podredumbre. En la extracción, se obtuvo 9, 675 g de almidón por kilogramo de papa Canchán, 12, 675 g de almidónpor kilogramo de papa Peruanita y 12 g de almidón por kilogramo de papa Única. Asimismo, haciendo uso de la curva de calibración que se realizó, se determinó que el contenido de almidón de las papas no era igual, siendo de 19,0% para Canchán, de 26,3% para Peruanita y de 27,4% paraÚnica. En la prueba del test de jarras, el floculante comercial disminuyó la turbidez del agua de 363 NTU a 1.33 NTU, mientras que los almidones de Peruanita, Única y Canchán, lograron disminuirlo a 15,33;10,33 y 137.33 respectivamente, siendo Canchán la que no tuvo el resultado esperado. Finalmente, en el ensayo con los almidones sin modificar, se determinó que el poder floculante de los almidones y el agente cationizante separados fue mucho menor al de los almidones cationizados.
Revisión bibliográfica de la capacidad antagónica del hongo Trichoderma sp. frente a los fitopatógenos que afectan a los cultivos de importancia económica del Perú
(Universidad Católica de Santa María, 2023-12-13) Arapa Apaza, Jody Jaiden
El objetivo de esta investigación fue recopilar información sobre la capacidad antagónica del género Trichoderma contra los fitopatógenos de cultivos económicos en el Perú. Se realizó una revisión sistemática de artículos científicos y tesis de pregrado recientes y relevantes sobre la actividad antifúngica del género Trichoderma, obtenidos de diferentes bases de datos y repositorios digitales de acceso libre. Se seleccionaron y analizaron 100 documentos, usando procedimientos lógicos y de síntesis. Los fitopatógenos destruyen un tercio de las cosechas cada año, por lo que se busca controlarlos con alternativas como Trichoderma, el género más exitoso y usado a nivel mundial, con más del 60% de aplicación. El género Trichoderma mejora la producción de los cultivos, tiene alta viabilidad y resistencia antifúngica, y contribuye a la protección ambiental, siendo uno de los mejores controladores biológicos, a pesar de sus limitaciones económicas y su dosificación.
Análisis del efecto del solvente en presencia de agentes oxidantes y variaciones de temperaturas frente a la descomposición del contaminante emergente azitromicina por medio de enfoques bioinformáticos: nuevos retos en el tratamiento de aguas contaminadas en tiempos de COVID-19 y POSTCOVID-19
(Universidad Católica de Santa María, 2023-11-23) Centeno Lopez, Angela Emperatriz
En el entorno de la pandemia de COVID-19, tanto durante su desarrollo como en su fase de finalización, se han identificado y estudiado con rigor científico los riesgos asociados a la contaminación, estás ligado a los efectos negativos de corto como largo plazo sobre los elementos ambientales, principalmente de fuentes de agua, puntos donde el vertido de contaminantes emergentes como fármacos consumidos indiscriminadamente en hogares y hospitales causan su acumulación y perturbación de sus propiedades, creando un riesgo latente en la salud. El objetivo principal de este trabajo fue analizar el efecto de los radicales libres generados por métodos electroquímicos de oxidación avanzada (POAE) frente al contaminante emergente azitromicina en distintas temperaturas por métodos bioinformáticos y simulaciones computacionales, en la búsqueda de nuevos retos en el tratamiento de aguas contaminadas con antibióticos en tiempos de COVID-19. Para ello, se prepararon sistemas con diferentes concentraciones de azitromicina (50, 75 y 100 moléculas) en soluciones de agua y radicales hidroxilo, cada sistema fue analizado a distintas temperaturas (293.15, 300 y 323 K) por medio de simulaciones de dinámica molecular durante 10 ns y 100 ns. Nuestros resultados evidenciaron que la temperatura juega un papel determínate en la cinética de degradación, siendo los cálculos a 293.15 K (20°C) que permitieron la aglomeración de las moléculas favoreciendo la transferencia de masas en un sistema de 1:2, es decir 25 moléculas ZIT y 50 moléculas de OH. A esta temperatura se logró incrementar la acción de los radicales sin llegar a degradarlos. Este estudio evidencia que al analizar el efecto del solvente en presencia o ausencia de agentes oxidantes que interaccionen con la azitromicina por métodos bioinformáticos prueba la capacidad de aportar nuevas técnicas de análisis en la prevención y remediación de cuerpos de agua contaminados haciendo uso de estrategias computacionales que son idóneas para optimizar procesos experimentales, alcanzando mejores resultados, reducción de tiempo y costos de tratamiento
Revisión de coagulantes/floculantes naturales obtenidos a partir de semillas de Moringa oleífera Lam (Moringa) y del mucílago de la Penca de Opuntia ficus-indica (Tuna) usados en la remoción de cromo en aguas residuales de curtiembre
(Universidad Católica de Santa María, 2023-12-19) Manrique Alarcón, Fernando Alfonso
La presente tesis tuvo por finalidad realizar una revisión bibliográfica a partir de fuentes de datos multidisciplinarias, especializadas y acreditadas que proporcionen información teórica relevante, científica, fidedigna y que de manera resumida nos sirva para realizar una revisión de los coagulantes/floculantes naturales obtenidos a partir de semillas de Moringa oleífera Lam (Moringa) y del mucílago de la penca de Opuntia ficus-indica (Tuna/Nopal) usados en la remoción de cromo total, cromo (III) y cromo (VI) en aguas residuales de curtiembre. Con el propósito de generar relevancia a la presente tesis, para que pueda ser una fuente confiable de búsqueda en futuras investigaciones se abordaron temas específicos concernientes a los mecanismos de coagulación - floculación que poseen tanto las semillas de Moringa oleífera Lam como el mucílago de Opuntia ficus-indica; asimismo, las características y generalidades que posee Moringa oleífera Lam y Opuntia ficus-indica, las experiencias nacionales e internacionales sobre el uso de los coagulantes y floculantes naturales, clasificación de los coagulantes y floculantes, los factores que influyen en la coagulación y floculación; características fisicoquímicas que poseen las aguas residuales de curtiembre, el efecto del cromo en aguas de curtiembre; por citar algunos contenidos desarrollados. En definitiva, la presente tesis recopiló información de los coagulantes y floculantes naturales usados en la remoción de cromo en aguas residuales de curtiembre, así como también las ventajas y desventajas que poseen dichos coagulantes y floculantes naturales en comparación con los productos químicos frecuentemente usados en la industria de tratamiento de aguas como son las sales de aluminio y las sales férricas.
Evaluación del proceso hidrotérmico para la hidrólis de la fracción de hemicelulosa de residuos de cebolla ( Allium cepa) y maíz ( Zea mays) y posterior purificación con membranas de los xilooligosacáridos ( XOS) producidos
(Universidad Católica de Santa María, 2023-12-27) Pacosonco Paredes, Alejandra Susana
Los residuos agrícolas y agroindustriales se componen principalmente de celulosa, hemicelulosa y lignina. La hemicelulosa puede ser hidrolizada parcialmente para la producción de xilooligosacáridos (XOS), prebióticos emergentes que destacan entre otros por su gran estabilidad a altas temperaturas (mayores a 100°C) y a diferentes niveles de pH (en el rango de 2,5-8). Las hojas de cebolla utilizadas se componían de 26,40% de celulosa, 5,05% de hemicelulosa y 5,37% de lignina y las pancas de maíz de 34,06% de celulosa, 31,70% de hemicelulosa y 4,65% de lignina. Después del tratamiento hidrotermal bajo las mejores condiciones (50 min a 180°C) en reactores Parr sin agitación, se obtuvo un extracto con 0,9 g de XOS por 100 g de hojas de cebolla. En el caso de las pancas de maíz, en reactores sin agitación (75 min a 180°C), se obtuvo 4,8 g de XOS por 100 g de material y en el reactor con agitación (30 min a 180°C) se obtuvo 3,1 g de XOS por 100 g de material. El hidrolizado de pancas de maíz obtenido en 75 min fue sometido a operaciones combinadas de UF (10 kDa a pH 7) y NF (500 Da a pH 4 y 150-300 Da a pH 4 y pH 7), concentrándose aproximadamente en el retentado final 89% y 67% del total de XOS a pH 4 y pH 7, respectivamente. En el caso del hidrolizado de maíz obtenido en 30 min, un proceso previo, aplicado a una fracción del hidrolizado, logró retener aproximadamente 85% de compuestos fenólicos en columnas C18, pero también 47% del total de XOS. Esto favoreció un proceso de filtración por membranas con menos etapas, empleando solo operaciones de NF (600-800 Da a pH 7 y 150 Da a pH 3,73), concentrándose en el retentado final aproximadamente 94% del total de XOS. La fracción no sometida a retención de compuestos fenólicos requirió operaciones combinadas de UF (10 kDa a pH 7 y 1000 Da a pH 7) y NF (600-800 Da a pH 7 y 150 Da a pH 3,78), concentrándose aproximadamente en el retentado final 94% del total de XOS.
Evaluación de la efectividad antibacteriana de aceites esenciales de tres ecotipos de orégano ( Origanun x aplii Domin Boros) Chinito; ( Origanun x majoricum Cambessedes) Nigra; ( Origanun majorana L.) mejorana, frente cepas de amplio espectro
(Universidad Católica de Santa María, 2023-12-15) Arenas Araníbar, Karol Alberto; Begazo Soto, Jonathan Irvin
La presente investigación utilizó 21 métodos, para seguir cada una de las etapas de la investigación, por lo tanto, esto nos permitió responder a la hipótesis de investigación de evaluar cual de los tres ecotipos de orégano (Origanum x aplii Domin Boros) Chinito; (Origanum x majoricum Cambessedes) Nigra; (Origanum majorana L.) Mejorana tiene el aceite esencial con mejor efectividad antibacteriana frente a tres cepas de amplio espectro. La misma que fue planteada en el presente estudio de investigación denominado “Evaluación de la efectividad antibacteriana de aceites esenciales de tres ecotipos de orégano (Origanum x aplii Domin Boros) Chinito; (Origanum x majoricum Cambessedes) Nigra; (Origanum majorana L.) Mejorana. Este estudio de investigación a centrado su análisis en los objetivos específicos : 1) Diseñar y construir un prototipo de destilador; 2) Determinar el rendimiento del aceite esencial y material aprovechable de tres ecotipos de orégano; 3) Comparar y evaluar la sensibilidad antibacteriana (in vitro), de aceites esenciales de tres ecotipos de orégano frente a antibióticos convencionales en tres cepas bacterianas; 4) Evaluar la Concentración Mínima Inhibitoria (CMI in vitro) de aceites esenciales de tres ecotipos de orégano. En tres cepas bacterianas y 5) Evaluar la Concentración Mínima Bactericida (CMB in vitro) de aceites esenciales de tres ecotipos de orégano en tres cepas bacterianas. En el Capítulo I, hace referencia al Marco Teórico, en el que se destaca todos los aspectos conceptuales y operacionales de la temática del estudio como los ecotipos de orégano, aceites, métodos, sensibilidad antibacteriana entre otros; en el Capítulo II de materiales y métodos, hace referencia al material biológico, reactivos y materiales de laboratorio entre otros, así como los métodos a implementar para el presente estudio. En el Capítulo III hace referencia a los resultados y discusiones, en la que se destacan los procesos seguidos y los resultados operacionales de cada método seguido, asimismo un análisis de resultados con las respectivas pruebas de análisis de varianza según los modelos de regresión lineal y factorial previstos por el ANOVA. Luego se establecen las conclusiones y recomendaciones. De los resultados obtenidos en las distintas pruebas, según los análisis de varianza nos permite determinar que, con respecto al rendimiento, es el Aceite esencial del ecotipo Chinito en etapa floración, el que muestra un mejor rendimiento con una media de M=0.18605 con respecto a los ecotipos de orégano Nigra M=0.17832 y Mejorana M=0.18412, resultado xx que es ratificado en el análisis de varianza de ANOVA, donde muestra que el valor P obtenido es de 0.000, siendo menor que nivel de significancia de 0.05. Así mismo con respecto al porcentaje de material vegetal existen diferencias entre los ecotipos de orégano, siendo el ecotipo de orégano Nigra 47.60% el que presenta mejor porcentaje de material vegetal respecto a los ecotipos Mejorana 44.59% y Chinito 35.34%, resultado que es ratificado en el análisis de varianza según el modelo de regresión lineal que establece que el valor P es de 0.000. Respecto a las pruebas de Sensibilidad Antibacteriana, se concluyó que el aceite del ecotipo Chinito presentó una mayor efectividad antibacteriana sobre las tres cepas de estudio, con halos de inhibición de 35 mm a 85 mm ratificado en el análisis de varianza, que señala valores P de la razón F de las pruebas de rendimiento* efectividad (AB) de >H.i es de 0.001. Por otro lado, en la CMI, el ecotipo Chinito, presentó una buena inhibición bacteriana del aceite esencial, presentando una concentración de 1.95 mg/mL en el 8vo tubo de ensayo, comparativamente con los resultados obtenidos del CMI del ecotipo Nigra y Mejorana. Por otro lado, en la CMB, se puede concluir que el ecotipo Chinito, tuvo mejor concentración bactericida con respecto a los ecotipos Nigra y Mejorana, al presentar valores de 1.95 mg/mL frente a las cepas bacterianas S. aureus, E. coli y S. agalactiae, quienes presentaron valores indistintos de 15.63, 31.3 y 1.95 mg/mL para las cepas S. aureus, E. coli y S. agalactiae, ubicando su acción bactericida en los espacios 5to, 4to y 8vo, de las placas utilizadas. Asimismo, el presente estudio de investigación, hace referencia al proceso de diseño y construcción del prototipo de destilador por el método de arrastre de vapor, el cual permitió cumplir la finalidad de obtener aceites esenciales de ecotipos de orégano y saber cuál de los tres es más efectivo en rendimiento, material vegetal y sensibilidad antibacteriana.
Revisión crítica del uso de la biorremediación como alternativa actual para el tratamiento de problemas de contaminación en suelos
(Universidad Católica de Santa María, 2023-11-08) Pacheco Paredes, Juan Alberto
El presente estudio tuvo el objetivo de realizar una revisión crítica respecto al uso de la biorremediación como alternativa actual para el tratamiento de problemas de contaminación en suelos, fue una investigación de tipo descriptiva en la que se realizó la revisión sistemática de más de 70 documentos, se analizó la eficacia de la técnica en base a 3 factores, la variedad de organismos utilizados, la variedad de métodos innovadores que se están aplicando y la versatilidad para distintos tipos de contaminantes. El resultado del análisis concluyó que la biorremediación es una técnica muy eficiente y que, si bien presenta desafíos y limitaciones como la especificidad de los microorganismos, condiciones ambientales, tiempo requerido, complejidad de los contaminantes y viabilidad económica, todas estas limitaciones y desafíos pueden ser optimizadas por el trabajo de Ingenieros Biotecnólogos, quiénes resultan fundamentales para la aplicación, desarrollo e innovación de la técnica.
Producción de xilooligosacáridos ( XOS) a partir de cáscara de arroz
(Universidad Católica de Santa María, 2023-11-14) Corrales Centeno, Astrid
El arroz es uno de los cereales más consumidos a nivel mundial y nacional, por su valor nutricional. Sin embargo, su producción genera una gran cantidad de residuos, como tallos y cáscaras que no cuentan con una disposición final adecuada. Por lo tanto, con el fin de valorizar este importante residuo agroindustrial, este trabajo propone valorizar la fracción de hemicelulosa en xilooligosacaridos (XOS) que corresponden a prebióticos, los cuales pueden utilizarse en la industria de alimentos. Inicialmente, fue necesario colectar muestra de cascarilla de arroz, la cual fue caracterizada y los resultados muestran que la cascarilla de arroz contiene aproximadamente 35% de glucano, 14% de xilano, 2% de arabinosil y 23% de lignina, que corresponde a más del 50% de carbohidratos. Posterior a la caracterización, se realizó el pretratamiento alcalino, observándose que a tiempos prolongados y concentraciones elevadas de NaOH se puede lograr la remoción de lignina, permitiendo un incremento en la cantidad de azúcar liberado de la fracción carbohidrato por acción enzimática. El proceso alcalino, también fue sometido a ultrasonido buscando incrementar la eficiencia del pretratamiento, obteniéndose 10.79 g de azúcar (glucosa + xilosa) /100 g de material pretratado por hidrólisis enzimática utilizando el material sometido a las condiciones de pretratamiento de 0.5 M de NaOH, 60 min y 75W. La cascarilla de arroz también fue sometido a procesos alcalinos severos a fin de solubilizar la hemicelulosa, obteniéndose 301.3 mg de hemicelulosa /g biomasa a una concentración de NaOH de 1 M, 120°C de temperatura y un tiempo de 90 min. Finalmente, la cascarilla de arroz se sometido a hidrólisis hidrotérmica a fin de XOS, donde temperaturas de 180 y 190 °C promovieron su producción, consiguiendo la mayor producción bajo condiciones de 180°C por 68 min y 190°C por 34 min, las que permitieron una producción de XOS (X2-X4) mayores a 3g/L. Resultados similares de producción de XOS fueron obtenidos en reactores Parr agitados. Los extractos fueron purificados con membranas aplicando ultra y nano filtración en una etapa posterior, obteniéndose 6.47 g/L de XOS, con bajo contenido de fenólicos (0.08 g/L). Por lo tanto, esta tesis exploró diversas opciones tecnológicas para la valorización de la cascarilla de arroz, material poco valorizado, de las que se recomienda evaluar su potencialidad.
Análisis y evaluación del tiempo de negativización de la prueba molecular (qRT-PCR) para la detección de SARS CoV-2 (COVID-19) y surelación con los rangos etarios. Enero - marzo del 2022
(Universidad Católica de Santa María, 2023-11-17) Bejarano Rosales, Jaime Valentín
En el presente trabajo de investigación se plantea principalmente determinar el tiempo de negativización de la prueba molecular qRT-PCR para la identificación SARS CoV-2 (COVID- 19) y su relación con los grupos etarios de los pacientes, en muestras obtenidas de un Laboratorio de Diagnóstico Molecular en la ciudad de Arequipa; en el período comprendido entre enero a marzo 2022. De un total de 223 pacientes de los que se tomaron las muestras de hisopado nasofaríngeo y orofaríngeo, el 63.38% presentan edades entre los 30 y 59 años, un 28.25% entre los 18 y 29 años y por último el 8.07% presentan 60 años o más. El 89.69% son personas del sexo masculino y un 10.31% son personas del género femenino. el 52.91% presentaron resultados negativos a la prueba qRT-PCR del SARS-CoV-2 en la semana 3, el 33.18% en la semana 2, el 8.52% en la semana 4, un 3.14% para la semana 5, un 1.79% en la semana 6 y solamente un 0.45% en la semana 1. Se observo que para el valor mínimo de días para dar negativo en la prueba fue de 6 días y el máximo fue de 40 días, con un promedio de días para dar negativo de 17.47 días, para el grupo de pacientes con edades comprendidas entre los 18 y 29 años con un valor promedio de días para dar negativo fue de 15.25 días, los pacientes con edades entre los 30 y 59 años presento un promedio de días para dar negativo de 17.88 días, y para los pacientes con edades comprendidas entre los 60 o más años el valor promedio de días para dar negativo de 21.94 días. En relación al objetivo general y luego de analizados los resultados obtenidos se ha evidenciado la existencia de una relación significativa, con una confianza del 95% para la prueba Chi cuadrado con un valor Χ2c de 20.629 > Χ2t de 18.307, para 10 grados de libertad, concluyendo que existe una relación entre el tiempo de negativización de la qRT-PCR SARS- CoV-2 (COVID-19) con los grupos etarios, de las muestras obtenidas de un Laboratorio de Diagnóstico Molecular en la ciudad de Arequipa; del período comprendido entre enero a marzo 2022.
Desarrollo de andamios biopoliméricos por la técnica de electrohilado y sus aplicaciones en ingeniería de tejidos
(Universidad Católica de Santa María, 2023-11-13) López Pinto, María del Pilar
La falla o deterioro de un órgano o tejido a causa de lesiones, accidentes, enfermedades o envejecimiento son problemas frecuentes que tienen un alto impacto en la salud y calidad de vida, así mismo, trae consigo altos costos económicos. A pesar de la existencia de tratamientos como el trasplante de órganos y tejidos, el uso de aloinjertos, xenoinjertos y autoinjertos se ven vinculados a impedimentos como el rechazo inmunitario, el riesgo de transmisión de enfermedades y su escasez. En el campo biomédico, la ingeniería de tejidos ha surgido como un enfoque prometedor centrado en superar estas barreras para regenerar tejidos dañados. La ingeniería de tejidos combina células, biomateriales y biomoléculas, junto con andamios que actúan como soportes estructurales temporales biocompatibles y biodegradables. El electrohilado es una técnica versátil y económica para producir andamios a escala micro y nanométrica que imitan y ofrecen un microambiente similar a la matriz extracelular de los tejidos nativos para el desarrollo celular. Facilita el uso de una amplia gama de polímeros que permiten darles propiedades específicas a los andamios. Sumado a esto, el extenso estudio del electrohilado ha permitido elaborar diferentes configuraciones que extienden su aplicación a varios tipos de tejidos. La aplicación del electrohilado en ingeniería de tejidos permite superar las limitaciones de los tratamientos convencionales y favorece la fabricación de andamios que mimetizan la matriz extracelular, para su aplicaciones en la recuperación y regeneración de órganos y tejidos. El presente trabajo expone el importante labor de la ingeniería de tejidos en la regeneración de tejidos al igual que su interés en la fabricación de andamios. Examina las técnicas más utilizadas para fabricar andamios, entre las cuales se destaca la técnica del electrohilado y es descrito el procedimiento para la obtención de andamios electrohilados. Así mismo, se señala tanto las ventajas como desventajas del electrohilado, como están siendo superadas sus limitaciones, los parámetros a tener en cuenta, sus diferentes configuraciones y los biopolímeros que más utiliza. Finalmente, se proporciona una visión a estudios actuales sobre la eficacia de los andamios electrohilados en la regeneración de piel, hueso, musculo y en el sistema cardiovascular.
Biorreactores para la producción de compuestos bioactivos polifenólicos a partir de tejidos vegetales: una revisión sistemática
(Universidad Católica de Santa María, 2023-09-19) Alanoca Quispe, Brad Guzman
En la actualidad, producir grandes cantidades de compuesto bioactivos en biorreactores con el fin de satisfacer la creciente necesidad de estos para tratar y prevenir enfermedades degenerativas, es un reto de ingeniería debido a los muchos factores operativos que se deben considerar al diseñar y ampliar dicha producción. La tecnología de cultivo in vitro de células vegetales ofrece múltiples ventajas en comparación con la extracción convencional de plantas enteras, no solo por evitar la sobreexplotación de especies vegetales, sino también por lograr mejores rendimientos y tener excelentes atributos de escalabilidad. La selección de la configuración del biorreactor depende de las propiedades intrínsecas del cultivo celular y de las consideraciones de ingeniería, que son esenciales para lograr la producción a gran escala de compuestos bioactivos. En este contexto, la revisión sistemática proporciona una evaluación completa de la producción de compuestos bioactivos polifenólicos, especialmente aquellos que tienen importancia y utilización comprobadas en las industrias farmacéuticas, prestando especial atención a los obtenidos a partir de cultivos de células vegetales. Finalmente, se presentan los aspectos de ingeniería relacionados con la configuración del biorreactor para cultivos de células vegetales, indicando el efecto de las condiciones de operación en la cinética y los fenómenos de transporte, y, por lo tanto, en la viabilidad celular y la producción de compuestos bioactivos. El análisis de ingeniería de las configuraciones de biorreactor revisadas para cultivos de células vegetales abrirá el camino para futuras investigaciones centradas en su escalado, para producir bioactivos de alto valor agregado.
Establecimiento in vitro de segmentos nodales de Alternanthera porrigens (Moradilla) y determinación de acido vanilico y acido cafeico mediante cromatografía liquida de alto rendimiento (RP-HPLC)
(Universidad Católica de Santa María, 2023-11-03) Bustinza Fernández, Xiomara Vanessa
En este trabajo de investigación se evaluaron las condiciones para el establecimiento in vitro y el efecto de reguladores de crecimiento de los segmentos nodales de la especie vegetal nativa de la región Arequipa, Alternanthera porrigens (Moradilla), y se determinó el contenido fenólico (antioxidantes) específicamente ácido vanilico y ácido cafeico presentes en tallo y hojas mediante cromatografía liquida de alto rendimiento de fase reversa (RP-HPLC). Para la etapa de establecimiento in vitro de los segmentos nodales, se seleccionó el medio Murashige & Skoog (MS), se evaluaron tratamientos de desinfección vegetal con etanol 70% y diferentes concentraciones de hipoclorito de sodio (1.0%, 1.5% y 2%) donde la aplicación de etanol 70% con NaClO 2.0 % durante 2 y 7 minutos, respectivamente, presentó mayores porcentajes de viabilidad. Una vez obtenido el método más eficiente de desinfección vegetal, se realizó la etapa de propagación in vitro de segmentos nodales en medio de cultivo sólido MS suplementado con reguladores de crecimiento 6-bencilaminopurina (BAP) y ácido 3- indol-acético (AIA) con el objetivo de evaluar los efectos en la elongación del tallo y generación de brotes (yemas axilares y apicales) bajo condiciones de luz durante 20 días a 20 ± 3°C. Los medios MS se suplementaron con 0 (testigo), 0.1, 0.5 mg/L de AIA y 0, 0.5 y 1 mg/L de BAP donde el tratamiento con concentraciones 0.5 mg/L AIA y 1 mg/L BAP fue la combinación de fitohormonas que presentó resultados óptimos para esta etapa. Posteriormente, se realizó una extracción sólido-líquido utilizando el equipo Soxhlet para la determinación de fenoles totales mediante el método Folin-Ciocalteu en el que se obtuvo un valor de 6.81 mg EAG/g de extracto de moradilla, equiparable a valores reportados en otros trabajos con la misma especie vegetal. Así mismo, se evaluó los compuestos fenólicos ácido vanilico y ácido cafeico presentes en hojas y tallo de Alternanthera porrigens mediante cromatografía liquida de alto rendimiento de fase reversa (RP-HPLC). Se inició por la preparación de los extractos vegetales, donde 1g de peso seco (ps) de la planta (hojas y tallo) fue diluida en metanol: agua: TFA (50:50:0.1) seguido de 30 min de sonicación a temperatura ambiente, luego se centrifugó a 3000 rpm durante 5 min y se filtró con filtros RephiQuik nylon 0.45 μm. 12 Además, se realizó la preparación de los estándares de ácido vanilico y ácido cafeico para obtener la curva de calibración. Los estándares y las muestras vegetales fueron identificados mediante HPLC, empleando una columna RP-18. La separación cromatográfica se corrió a un flujo de 1000 μl.min-1, con un volumen de inyección de 20μL y una fase móvil que consistió en lo siguiente: una mezcla del eluyente A (agua ultrapura más TFA) y eluyente B (Metanol más TFA). La gradiente utilizada fue la siguiente: 0 min, 75% de A y 25% de B; 5 min, 75% de A, 25% de B, 15 min, 55% de A y 45% de B, 30 min, 20% de A y 80% de B, 40 min, 75% de A y 25% de B a una longitud de onda de entre 254 nm. Los ensayos se realizaron por duplicado. Finalmente, con este análisis se logró determinar y cuantificar ácido vanilico y ácido cafeico obteniendo 67.83 ppm AV/g y 26.53 ppm AC/g, respectivamente, de los extractos preparados.
Evaluación y determinación de colorantes azoicos mediante la aplicación de ultrasonido como método alternativo en el teñido de fibras de Alpaca
(Universidad Católica de Santa María, 2023-10-10) Serrano Ollancaya, Oscar Anthony; Vilcapaza Condori, Gustavo Enrique Franco
La presente investigación consistió en evaluar el efecto del ultrasonido en el teñido de calidades de fibras de alpaca Baby, Fleece y Huarizo. Dos colorantes azoicos de aplicación textil, Rojo Synozol K3BS y Azul Novacron FN-BN, fueron usados. Se validó el método analítico para determinar la concentración de los colorantes por espectrofotometría UV-Visible, el cual presentó una linealidad y sensibilidad adecuadas. Se realizó el teñido por el método de agotamiento convencional (CN) a 92 °C y el método de agotamiento asistido por ultrasonido (US) a 60, 70 y 80 °C. Se determinaron los mejores parámetros del método de ultrasonido mediante el diseño factorial 32 para compararlo mediante la prueba F y t con el método convencional. Al producto final del teñido se le realizaron diferentes pruebas de solidez del color para evaluar la fijación del colorante en ambos métodos mediante imágenes digitales. El diseño factorial demostró que el teñido de la fibra Baby a 80 °C permitió maximizar el agotamiento de los colorantes. Es importante resaltar que el teñido con US agotó el colorante Rojo Synozol K3BS a los 20 minutos dando paso a un ahorro de tiempo en comparación a los 30 minutos estandarizados por el método CN. Adicionalmente, ambos métodos presentan solidez similar, la prueba F y t resultaron en un valor-p mayor a 0.05 para todas las fibras con un nivel de confianza del 95 % por lo que se concluye que no existe diferencia en el agotamiento de los colorantes en ambos métodos, los resultados fueron discutidos.
Recopilación sistemática: procesos biotecnológicos aplicados a Lupinus mutabilis para su aprovechamiento industrial
(Universidad Católica de Santa María, 2023-09-18) Muñoz Salas, Carlos Francisco
El Lupinus mutabilis, tarwi, es una leguminosa cultivada en Perú de gran potencial nutritivo, destacando su contenido proteico y en menor medida su contenido lipídico. A pesar de esto, el cultivo de Lupinus mutabilis ha disminuido y es mayoritariamente comercializado y consumido de forma tradicional, dejando de lado su industrialización para generar productos con valor agregado. El contenido proteico de Lupinus mutabilis puede superar el 48%, rivalizando con la soya en este aspecto; presenta una buena digestibilidad in vitro y es rica en lisina. El Lupinus mutabilis es el único lupino que alcanza la concentración mínima de ácidos grasos para su extracción industrial (18%), siendo rico en ácido oleico y ácido linoleico, ambos insaturados. El Lupinus mutabilis también es fuente de compuestos bioactivos como tocoferoles, fenoles y fitoesteroles, mostrando actividad antioxidante y otras propiedades. El Lupinus mutabilis contiene alcaloides que le dan un sabor amargo, los cuales deben ser removidos antes del consumo, este proceso es un desafío para la industrialización del cultivo debido a sus requerimientos hídricos. La optimización del proceso de desamargado permite el planteamiento de producción de grano desamargado a escala industrial, mientras que la aplicación de tecnologías de extracción como ultrasonido y prensado permiten la obtención de productos a base de tarwi. La aplicación de procesos industriales a Lupinus mutabilis puede incentivar su cultivo, introducirlo al mercado y aportar un alimento altamente nutritivo a la dieta de la población. El objetivo de esta revisión bibliográfica es describir procesos industriales aplicables al Lupinus mutabilis para la obtención de grano desamargado, concentrado proteico y aceite.
Efecto de la autofagia mediada por chaperona (CMA) en la estabilidad, agregación y actividad de la proteína TDP-43 en células HEK293
(Universidad Católica de Santa María, 2023-09-01) Rodriguez Huaco, Christian Jesús
La autofagia mediada por chaperona (CMA) es una vía catabólica lisosomal selectiva e individual en mamíferos, cuyo fin es mantener la proteostasis celular por medio de la degradación discriminante de toda proteína intracelular soluble poseedora de una secuencia de motivo tipo KFERQ y que esté mal plegada, dañada o formando agregados en el citoplasma; dentro de los substratos de CMA, está TDP-43, proteína nuclear que regula el metabolismo del ARN, predispuesta a perder su conformación estable y a aglomerarse en el citoplasma, debido a que posee un dominio rico en glutamina y asparagina (Q/N) que y puede actuar como región tipo prion. El objetivo de este trabajo de investigación fue estudiar si la estabilidad, agregación y función de la proteína TDP-43 son reguladas por la CMA. Métodos: Se empleó la línea celular HEK293 TDP-43 WT, que sobre-expresa la proteína TDP-43 silvestre gracias a un sistema de encendido por tetraciclina (inducción), para realizar una transfección de los motivos KFERQ editados por mutagénesis, analizándose la cantidad relativa de TDP-43. En segundo lugar, se utilizó el modelo celular HEK293 TDP-12xQ/N, capaz de sobre-expresar y generar agregados de TDP-43 fusionados a repeticiones en tándem de la región Q/N, al cual se le transfectó la proteína LAMP-2A, luego se indujo la producción de TDP-43 exógena hasta por 72 h para identificar la distribución de las proteínas TDP-43 y LAMP-2A. En tercer y último lugar, se emplearon las líneas celulares HEK293 Flp-In (sin sobre-expresión alguna) y HEK293 TDP-43 WT, para generar nuevas líneas celulares que sobre-expresaran la proteína LAMP-2A, tal como se hizo con la línea HEK293 TDP-12xQ/N L2A. Resultados: Se generaron líneas con motivos KFERQ editados: HEK293 TDP-43 QV/AA, HEK293 TDP-43 QD/AA y HEK293 TDP-43 QV/AA + QD/AA. Se observó la menor vida media (6 a 20 h) de TDP-43 en HEK293 TDP-43 QV/AA + QD/AA y la mayor (8 a 174 h) en HEK293 TDP-43 QD/AA. Además, HEK293 TDP-43 QV/AA presentó una vida media similar al control (5 a 25 h), pero, a partir de 24 h post-inducción, manifestó un incremento sostenido. En segundo lugar, HEK293 TDP-12xQ/N, a partir de 48 h, agotó el contenido nuclear de TDP-43 e incrementó la presencia de TDP-43 citoplasmática; mientras que, se generó la línea HEK293 TDP-12xQ/N L2A y, en esta, desde las 12 h, se observó la desaparición de TDP-43 nuclear y la acumulación de TDP- 43 en el citoplasma. Conclusiones: Al bloquear la degradación de TDP-43 a través de la CMA editando los motivos KFERQ, se vio que, respecto al motivo canónico QVKKD, la vida media fue equivalente a la de TDP-43 silvestre; luego, sobre el motivo no descrito QDLKE, la estabilidad proteica fue mayor a la del resto de líneas celulares, mientras que la doble mutante en los motivos QVKKD y QDLKE mostró la mayor reducción en la vida media. En cuanto a la estimulación de la CMA a través de la superproducción de LAMP-2A, empleando el modelo celular HEK293 TDP-12xQ/N L2A, que imita la agregación de TDP-43 y sus secuelas, no se redujo la formación de agregados de TDP-43.
Diagnóstico molecular aplicado a la inmunoterapia para el cáncer de esófago mediante una revisión crítica de literatura científica
(Universidad Católica de Santa María, 2023-09-12) Llapa Chino, Luis André
El cáncer de esófago constituye la sexta causa más común de muerte en todo el mundo, uno de los problemas asociados al cáncer de esófago es que, debido a la naturaleza muscular y expansiva del mismo, los síntomas solo pueden manifestarse cuando el tumor ha alcanzado un estadio localmente avanzado o incluso metastásico. Para el siguiente estudio se realizó una revisión bibliográfica, en donde se utilizó 70 artículos científicos sobre el diagnóstico molecular como aporte para el mejoramiento de la inmunoterapia en el tratamiento de cáncer de esófago, lo que permitió concluir que, el descubrimiento de la expresión HER2 en el diagnóstico del cáncer gástrico y la línea gastro esofágica, permiten identificar adecuadamente el tratamiento, así mismo el uso de medicamento inhibidores restauran la respuesta inmunitaria contra las células cancerosas del esófago. El uso de algunos inhibidores como: pembrolizumab, nivolumab, ipilimumab y trastuzumab, han demostrado efectividad en el tratamiento. El trastuzumab es uno de los medicamentos con mayor eficacia contra la expresión HER2, sobre el pronóstico o diagnóstico del paciente, por lo tanto, los continuos avances en biología molecular del cáncer esofágico dan esperanzas del desarrollo de nuevas terapias para disminuir la mortalidad de los pacientes.
Evaluación de la fermentación ácido láctica de materia fecal simulada utilizando Lactobacillus
(Universidad Católica de Santa María, 2023-07-14) Medina Chávez, Yohiss del Rocío
El presente trabajo de investigación tuvo como objetivo evaluar la fermentación ácido láctica en materia fecal simulada utilizando Lactobacillus casei ATTC 393. Se elaboraron heces fecales simuladas de acuerdo con las formulaciones revisadas, las cuales fueron adaptadas a condiciones de laboratorio. Se utilizó un grupo control y tres grupos de estudio, cada uno compuesto con material fecal simulado inoculado con Escherichia coli ATTC 25922, melaza al 15% y Lactobacillus casei al 0, 5, 10 y 20% respectivamente. Se realizó la fermentación acido láctica durante 10 días, se evaluó el pH, el porcentaje de acidez (ácido láctico diariamente y el crecimiento de Escherichia coli y Lactobacillus casei cada 3 días. Los resultados demostraron que el pH disminuyó, la producción de ácido láctico fue mayor al 3% y el crecimiento de Escherichia coli fue inhibido totalmente a partir del día 5. Se observó que entre el grupo 2 (Lactobacillus casei al 10%) y el grupo 3 (Lactobacillus casei al 20%) la producción de ácido láctico no tuvo diferencia significativa, mientras que el grupo 1 (Lactobacillus casei al 5%) tuvo una menor producción de este. Se concluye que la fermentación acido láctica utilizando Lactobacillus casei fue efectiva para producir ácido e inhibir el crecimiento de Escherichia coli en el material fecal simulado.
Análisis bibliométrico de la producción científica peruana sobre COVID-19 hasta junio del 2022 y una revisión sistemática de los aportes peruanos a las publicaciones científicas sobre investigación experimental contra el COVID-19
(Universidad Católica de Santa María, 2023-07-26) Coronel Monje, Katiusca
Los objetivos de este estudio fueron: realizar un análisis bibliométrico de la producción científica peruana sobre COVID-19 indexada en la base de datos PubMed y realizar una revisión sistemática para examinar varias facetas de la producción científica experimental peruana en torno al COVID-19. Entre diciembre de 2019 y junio de 2022 se realizaron búsquedas en la base de datos PubMed. En el análisis bibliométrico se utilizó mapas de evidencia y un análisis para obtener tendencias e identificar vacíos en la literatura científica. En la revisión sistemática se busco artículos científicos experimentales que hayan sido publicados en revistas de cuartil uno o dos, que tengan como primer autor y/o autor de correspondencia, filiación institucional peruana y/o que tenga financiamiento peruano. En total se encontraron 794 documentos, seleccionando 308 concernientes a artículos originales. La mayoría de estos artículos fueron publicados en revistas Q1. La revista con más artículos publicados fue la “Revista Peruana de Medicina Experimental y Salud Pública” con Q3. La temática de estudio que más predomino fue la de “Estudios epidemiológicos y sociales”, la mayoría de estos fue del tipo observacional. La revisión sistemática resultó en nueve estudios que cumplen con los requisitos. Existieron pocas publicaciones y poca colaboración internacional. Los estudios que se han publicado se centran mayoritariamente en investigación aplicada en las áreas de diagnóstico, productos sanitarios, tratamiento y transmisión, y tienen una gran visibilidad porque están indexados en revistas Q1. Este minucioso estudio reveló la inadecuada reacción del Perú ante el COVID-19 en cuanto a la investigación científica experimental. Las autoridades peruanas deberían pensar en apoyar las políticas necesarias para aumentar el número de investigadores y la ayuda financiera para producir información que pueda utilizarse para manejar posibles nuevas enfermedades en el futuro.
Evaluación de la eficiencia de biodepuración de hidrocarburos monoaromáticos Btex mediante Chlorella SP
(Universidad Católica de Santa María, 2023-06-22) Núñez Mork, Brenda Kristell; Núñez Lozada, Brenda Tatiana
El empleo de microalgas en la industria se ha incrementado en el tiempo y la versatilidad de sus aplicaciones han elevado su valor comercial. El género Chlorella es uno de los más explotados en la industria de alimentos, además es ampliamente empleado como alternativa medioambiental para el tratamiento de aguas contaminadas y efluentes industriales. Entre los compuestos contaminantes de recursos hídricos más importantes tenemos a los hidrocarburos mono-aromáticos BTEX (Benceno, Tolueno, Etilbenceno y Xilenos), los cuales generan emergencias medioambientales y repercusiones en la salud del consumidor de aguas portadoras de estos compuestos, tales como cáncer, lesiones hepáticas, renales, entre otros. El presente trabajo de investigación logró aislar una cepa biorremediadora de compuestos BTEX. Esta cepa perteneciente a la familia Chlorellaceae, se identificó morfológica y molecularmente como una microalga del género Parachlorella kessleri según su análisis filogenético por la semejanza en su secuencia de genes 18S rRNA, y como Micractinium sp. según su secuencia de genes 28S rRNA. Posteriormente se determinó su cinética de crecimiento, obteniéndose una fase exponencial de 120 horas, una velocidad específica de crecimiento μ=0.0230 (h-1) y un tiempo de generación G=30.1519 (h) en cultivo BBM con pH de 7 temperatura entre 20 – 21 °C, fotoperiodo constante y aireación continua en cultivos de 200 mL. Por otro lado, se evaluó su tolerancia a medios salinos, obteniéndose una baja tasa de supervivencia con una μ=0.0145 (h-1) y un G=47.6971 (h), en cultivo de Guillar “F/2” con pH de 7, temperatura entre 20 – 21 °C, fotoperiodo constante y aireación continua en cultivos de 200 mL. Por otro lado, se determinó el método de medición de hidrocarburos monoaromáticos BTEX por Cromatografía de gases FID (Detector de ionización de llama), obteniéndose una linealidad con coeficiente de correlación mayor a 0.99, selectividad frente a compuestos, precisión con coeficiente de variación menor al 5% y una concentración mínima detectable para Benceno de 0.4 mg/L, Tolueno 1.7 mg/L, Etilbenceno 4.7 mg/L y Xilenos 1.4-7.2 mg/L. Finalmente, se evaluó la capacidad depuradora de Parachlorella kessleri frente a soluciones de hidrocarburos monoaromáticos BTEX, a distintas concentraciones y ratios de g de BTEX/ UFC, logrando biorremediar hasta 98.78% de benceno, 93.01% de tolueno, 82.78% de etilbenceno y 53.11%, 96.5%, 52.52% de xilenos en 5 días.

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