Desarrollo de un producto alimenticio a partir de biomasa microalgal de Arthrospira maxima con alto valor nutricional.

Diseño para el desarrollo de un biosensor microbiológico que permita evaluar la calidad del agua, cuantificando un indicador de contaminación fecal.

Implementación de un biofiltro para la biorremediación de nitratos en agua para consumo humano del Cantón Central de Cartago en la naciente La Misión

Con el proyecto se pretende disminuir la cantidad de nitratos al agua de consumo de la población que utiliza el agua de la naciente La Misión, la cual abastece el servicio ofrecido por la Municipalidad de Cartago.

Para ello se diseñará y construirá junto al sitio de captación en la comunidad de Banderilla un filtro de lujo ascendente que incluya el biofiltro y filtro posteriores para la biorremediación del agua previo a la cloración.

Paralelamente se hará un rastreo de las posibles fuentes de contaminación del agua y se sensibilizará a las comunidades sobre el uso adecuado de fertilizantes nitrogenados como medidas de mitigación de aportes al agua.

Palabras claves: Biorremediación, biofiltro, agua de consumo humano, nitratos.

• Subárea: Ciencias Químicas

En el proceso de cloración del agua se produce una serie de reacciones químicas entre el cloro utilizado en la desinfección y la materia orgánica presente en el agua a tratar. La naturaleza y concentración de los compuestos formados, son dependientes de variables físico-químicas específicas de la materia orgánica del suelo, los cuales reaccionan originándose productos que son compuestos de diferente toxicidad (desde los muy poco tóxicos hasta los de alta toxicidad), entre ellos mutagénicos y/o carcinogénicos, todos ellos en conjunto se les conoce como productos secundarios de la cloración (SPD). Esta circunstancia le confiere características de riesgo a la población al consumir esta agua.

El proyecto tiene como objetivo correlacionar el tipo de tratamiento del agua como: tratamiento completo (AyA), con filtración y cloración y con solo cloración; y esto con respecto a la naturaleza química del suelo, naturaleza química del producto secundario formado y pruebas de mutagénesis a los productos específicos hallados en el agua de consumo de las poblaciones. A su vez se pretende correlacionar con respecto a la naturaleza química del suelo, un tipo especifico de producto secundario de la cloración (SPD) a formarse, lo cual actualmente no se tiene. Esto toma importancia práctica por cuanto la provincia de Cartago y los cantones al sur de San José presentan alta incidencia y mortalidad en cáncer gástrico en Costa Rica y en el mundo, contrastado con la baja incidencia de cantones de la provincia de Guanacaste, todos estos presentan diferencias significativas en su tipo de suelo.

Palabras claves: Carcinógeno, mutagénesis, agua consumo humano, trihalometanos, tipo de suelo.

• Subárea: Ciencias Químicas

Síntesis, evaluación y aplicación de catalizadores fotoeléctroquímicos, a base de óxidos de titanio, para la degradación de contaminantes orgánicos y de microorganismos patógenos en agua.

Aplicaciones de nanopartículas magnéticas en la propuesta de un diseño de un prototipo de laboratorio para la remoción de arsénico en agua de consumo humano proveniente de acueductos de la zona norte

En Costa Rica la contaminación de agua para consumo humano con arsénico va tomando altas dimensiones, a la fecha se han analizado pozos con niveles que superan el máximo permitido (10 μg/L) que van de los 40 μg/L a 130 μg/L en Cañas, Bagaces y Aguas Zarcas, siendo motivo de solicitudes especificas del Laboratorio Nacional de Agua a la Universidades.

En el mundo la eliminación selectiva del contaminante en el agua, se ha considerado como tecnología emergente de alto valor, siendo filtros que se venden bajo patente (probablemente con nanotecnología también), otros sistemas de tratamiento tales como el uso de floculantes, no necesariamente eliminan hasta bajas cantidades del tóxico y han demostrado servir en países con niveles mucho más altos de los aparecidos en Costa Rica ( del orden de los mg/L). El uso de nanotecnología en estos sistemas es amigable con el ambiente porque el arsénico removido puede ser selectivamente separado y recuperado y las nanopartículas pueden ser reutilizadas.

El proyecto se plantea en tres fases: 1- síntesis de las nanopartículas superparamagnéticas de Fe2O3 , 2- caracterización de las partículas, esta caracterización es crítica, debe de lograrse el magnetismo y la configuración requerida (partículas de más de 30 nm se magnetizan “perenemente”), esta fase implica el uso de muchos equipos diferentes para comprobar características físicas a niveles “nano” (la mayoría de estos equipos los tenemos en el Laboratorio de Nano). 3- la tercera fase es la funcionalización de las nanopartículas para que se les adsorba selectivamente el arsénico y la medición de esta capacidad. Las 3 fases se desarrollaran basado en los métodos especificados en: Applications of Magnetite Nanoparticles for Heavy Metal Removal from water, capítulo 3, del libro: “Waste Water - Treatment Technologies and Recent Analytical Developments. 2013.

Actualmente en Costa Rica no se cuenta con la experiencia en el trabajo con nanopartículas magnéticas, no obstante se cuenta con la vinculación con la Universidad de Purdue y la reciente visita del Dr David Janes con el ofrecimiento de pasantías de investigadores al Centro de Nanotecnologia de Purdue, además contamos con vinculación con LANOTEC, quienes recientemente han traído investigadores con experiencia en nanopartículas magnéticas, ellos también nos cooperarían con ciertos análisis. El uso y empleo de alta tecnología como la nanotecnología es una prioridad en ciencia y tecnología del país, de importante desarrollo para la Institución y necesario además en la consolidación del Programa de Investigación en Nanotecnología del TEC.

Palabras claves: Nanopartículas magnéticas, arsénico, agua de consumo humano.

• Subárea: Otras Ciencias de la Ingeniería

EVALUACIÓN DE LAS INTERACCIONES ENTRE FACTORES PROTEICOS QUE PARTICIPAN EN LOS PROCESOS DE COAGULACIÓN SANGUÍNEA MEDIANTE LA IMPLEMENTACIÓN DE ENSAYOS DE RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR (RMN) DE PROTEÍNAS EN SOLUCIÓN.

Las enfermedades cardiovasculares, entre las que se encuentran los infartos cardíacos y los accidentes cerebrovasculares, continúan siendo la principal causa de morbilidad y mortalidad en países desarrollados y en vías de desarrollo (Nichols, 2012).

Lo anterior se debe, en parte, a que las bases estructurales y funcionales de los procesos de formación de los coágulos sanguíneos o trombos se conocen sólo de forma incompleta y fragmentada. La trombina juega un papel esencial en estos procesos, y los fundamentos atómico-moleculares de su interacción con otros factores que participan en el proceso de coagulación son poco conocidos, en particular en el reconocimiento de importantes sustratos como el factor VIII y el receptor de plaquetas, PAR1. Dada la importancia de estos factores de coagulación, y siguiendo con la línea de investigación que se desarrolla actualmente en el proyecto 5401-1510-9201: “Expresión heteróloga, purificación, caracterización y cristalización de factores proteicos que participan en los procesos de coagulación sanguínea”; y en estrecha colaboración con grupos de investigación externos, se pretende caracterizar las interacciones del factor VIII con la trombina mediante RMN en estado líquido. Para ello, se implementará -por primera vez en Costa Rica- la poderosa técnica biofísica de RMN de proteínas para evaluar las interacciones entre estas dos importantes proteínas, el factor VIII y la trombina. Para cumplir esta meta, (1) se expresará de forma heteróloga los fragmentos conectores de los dominios del factor VIII (FVIIIa2 y FVIIIa3) en medio mínimo enriquecido con isótopos de carbono-13 y nitrógeno-15, (2) se purificarán y caracterizarán estos fragmentos recombinantes, y (3) se implementarán progresivamente los diferentes tipos de ensayos mono-, di- y tri-dimensionales de RMN para el análisis y evaluación de las interacciones de las proteínas de interés. Los avances obtenidos en estos estudios de RMN en estado líquido, complementarán los resultados que se están generando en el proyecto 5401-1510-9201 antes mencionado, los cuales en conjunto permitirán avanzar hacia una mejor comprensión de los procesos de interacción entre la trombina y estos factores; -y por lo tanto- de los mecanismos de formación de trombos.

Palabras claves: Enfermedad cardiovascular, RMN de proteínas, trombina, FVIII

• Subárea: Biotecnología de la Salud

Aislamiento, purificación y caracterización molecular y funcional de una novedosa hemolisina con propiedades de actinoporina de la anémona marina Anthopleura nigrescens: Una herramienta para el estudio estructura-función de las actinoporinas y su potencia