Simposio Uruguayo de Celebración de 100 años de la Cristalografía Moderna
Con motivo del descubrimiento de la Difracción de rayos X por von Laue en 1912.
RESUMENES
(EN CONSTRUCCIÓN)

PROGRAMA/ /SIMPOSIO


SEMINARIO INVITADO.

SOLID STATE CHARACTERIZATION OF ACTIVE PHARMACEUTICAL INGREDIENTS
Presentado por Prof. Javier A. Ellena, Departamento de Física e Informática, Instituto de São Carlos, Universidade de Sao Paulo

The active pharmaceutical ingredients, also known as drugs, are any substance or mixture of substances with biological activity that can be used in the manufacture of a medicament, being it’s responsible for pharmacological activity. They are mostly administered in solid dosage form (tablet, capsule etc.). However, their therapeutic efficacy is directly related to the characteristics of the solid form of the drug. The crystal structure (three-dimensional internal arrangement of the molecules that comprise a crystal) as well as the crystal habit (external morphology) and the particle size have a major practical and commercial impact, since the initial research steps until the commercialization of the final product. Among the more important physicochemical properties it could mention the dissolution rate and the solubility, the bioavailability and the bioequivalence, the hygroscopicity, the physical and chemical stability and the manufacturability. Therefore, knowledge and control of the formation of crystal modifications are key steps for the pharmaceutical industry. In the same way, the technical characteristics and pharmacological properties of a bioactive molecule may be enhanced through the selection and preparation of certain crystalline modification. That pathway is an attractive alternative to improved pharmaceutical profiles through the use of the solid state supramolecular chemistry. These and other aspects of the influence on the crystalline structure on the quality and physico-chemical properties of a solid pharmaceutical compound will be discussed in a multidisciplinary approach.


PRESENTACIONES GENERALES.

DIFRACCIÓN DE RAYOS-X; 2 EJEMPLOS PRÁCTICOS EN FÍSICA DE MATERIALES.
Presentado por Prof. Daniel ARIOSA, Grupo de Física del Estados Sólido - Instituto de Física - Facultad de Ingeniería - Universidad de la República

A diferencia de la cristalografía que determina las estructuras cristalinas, o de la química analítica que investiga la composición de muestras, la física del estado sólido y la ingeniería de materiales estudian con preferencia las modificaciones, a veces sutiles, de estructuras conocidas, la estructura granular de materiales policristalinos, las relaciones epitaxiales entre el substrato y la película depositada, las deformaciones y las tensiones residuales, la distribución de defectos y de contaminantes, etc. En la práctica, el investigador se enfrenta a situaciones muy diversas. Los instrumentos de difracción disponibles son más o menos versátiles y éste se ve obligado a improvisar y a adaptar su enfoque para obtener la información que necesita sobre un material determinado. Se presentarán aquí dos ejemplos de este tipo de situación: el efecto de la intercalación aleatoria en películas mono-cristalinas de YBaCuO y la textura de las capas de ZnO, compuestas por cristalitos anisótropos (nano-varillas).

MINERALES ARCILLOSOS Y CAMBIO CLIMATICO.
Presentado por Prof. Jorge BOSSI- Cátedra de Geología- Facultad de Agronomía - Universidad de la República

Uno de los aportes de la Cristalografía moderna ha sido descifrar la estructura interna de los minerales arcillosos. Son silicatos en cristales laminado de tamaño menor a 2 micras. Se forman por reacción de los minerales primarios con los agentes atmosféricos. Pertenecen a 3 familias de diferente espacio basal, cada una estable en diferentes condiciones climáticas. La determinación del mineral arcilloso de un paleosuelo define las condiciones paleoclimáticas. Esto permite concebir un método de previsión climática de cada mineral arcilloso estable en distintas concentraciones iónicas de las aguas circulantes hasta formarse el suelo actual. Si las aguas actuales no coinciden con el campo de estabilidad del mineral arcilloso el clima va a cambiar. Si la [H4SiO4] es menor, hacia climas más cálido y húmedo. Si [ Ca++]/[H+] 2 es mayor, hacia clima más frío y seco. Esto sólo es posible gracias a la cristalografía muy precisa de minerales arcillosos.

100 AÑOS DE CRISTALOGRAFÍA MODERNA: ALGUNOS PREMIOS NOBEL SIGNIFICATIVOS Y DESARROLLO HISTÓRICO EN URUGUAY.
Presentado por Prof. Leopoldo SUESCUN- Laboratorio de Cristalografía, Estado Sólido y Materiales (Cryssmat-Lab.) - Cátedra de Física - DETEMA - Facultad de Química - Universidad de la República

En 1912 Laue propuso realizar un experimento de difracción de rayos X (DRX) que fue exitoso, en 1914 recibió el Premio Nobel de Física por su descubrimiento. Ya en 1913 W.H. y W.L. Bragg resolvían la primera estructura cristalina (NaCl) utilizando DRX y recibieron el mismo premio en 1915. Un número importante de logros relacionados con cristalografía han sido merecedores de Premios Nobel de Física, Química y Fisiología y Medicina, incluso en años recientes. Repasaremos algunos de esos nombres y sus logros para mostrar la evolución de la disciplina hasta nuestros días cuando trabajos equivalentes a los que merecieron un Nobel en el pasado hoy se realizan automáticamente por sistemas computarizados en miles de laboratorios en todo el mundo. Además haremos un breve repaso de la historia de la cristalografía en Uruguay a través de la lista de publicaciones en las revistas de la IUCr procedentes de nuestro país.

LA CRISTALOGRAFÍA DE RAYOS X EN BIOLOGÍA: SU CONTRIBUCIÓN EN LA CONSTITUCIÓN DE LA BIOLOGÍA ESTRUCTURAL COMO NUEVA DISCIPLINA.
Presentado por Dr. Alejandro BUSCHIAZZO- Unidad de Cristalografía de Proteínas, Institut Pasteur de Montevideo, Mataojo 2020, 1400 Montevideo, Uruguay. E-mail: alebus@pasteur.edu.uy

La cristalografía, usando difracción de rayos X con monocristales, representa probablemente la aproximación experimental más poderosa para determinar la estructura tridimensional de moléculas biológicas. Ciertas macromoléculas, particularmente incluyendo los ácidos nucleicos y las proteínas, tienen importancia central en los fenómenos biológicos. Desde las formas más simples como los virus, hasta los organismos multicelulares más complejos, implican a estas macromoléculas como actores centrales de la bioquímica y fisiología celulares. La íntima conexión entre estructura y función, entre distribución espacial de grupos atómicos y propiedades físico-químicas, es tan clara en macromoléculas biológicas como en cualquier otra especie molecular. Procuraré discutir sobre la historia de la cristalografía de macromoléculas, y sus bases teóricas comunes con la cristalografía en general. Daré especial énfasis a su rol esencial en la constitución de una nueva disciplina, la Biología Estructural, una de las revoluciones más recientes en el desarrollo de la Biología moderna.

DIFRACCIÓN EN MATERIALES: UN PROCESO.
Presentado por Prof. Alvaro W. Mombrú- Crysmat-Lab y Centro NanoMAT, DETEMA, Cátedra de Fisica - Facultad de Química - Universidad de la República - Montevideo - Uruguay

CRECIMIENTO DE CRISTALES DE HALUROS DE METALES PESADOS: DE MONOCRISTALES Y FILMS CRISTALINOS A NANOESTRUCTURAS.
Presentado por Prof. Laura Fornaro - Grupo de Semiconductores Compuestos, Facultad de Química - Montevideo y Centro Universitario Regional Este - Rocha, Universidad de la República, Uruguay


PRESENTACIONES TEMÁTICAS.

Estudios estructurales de la quinasa LmaMPK10 de Leishmania major.
Sofía Horjales[a], Dirk Schmidt-Arras[b], Olivier Leclercq[b], Gonzalo Obal[c], Eric Prina[b], Gerald F. Späth[b] y Alejandro Buschiazzo[a]
[a] Unidad de Cristalografía de Proteínas, Institut Pasteur de Montevideo, Montevideo, Uruguay (shorjales@pasteur.edu.uy)
[b] Unidad de Parasitología Molecular y Señalización, Institut Pasteur, Paris, France
[c] Unidad de Biofísica de proteínas, Institut Pasteur de Montevideo, Montevideo, Uruguay
Las quinasas de proteínas activadas por mitógeno (MAPK) están involucradas en respuestas a señales ambientales. LmaMPK10 de Leishmania major, es una MAPK asociada con el control de la diferenciación durante el ciclo de vida del parásito[1]. Es fosforilada en el estadio amastigota replicativo cuando el parásito entra en el marcófago. Así, LmaMPK10 es un potencial blanco de drogas interesante. Determinamos la estructura de LmaMPK10, sola y en complejo con SB203580[2] , siendo el primer reporte de estructura de MAPK de tripanosomátidos. La combinación de estudios caloriméticos (ITC), ensayos de desnaturalización térmica y modelado in silico de LmaMPK10, nos permitieron proponer un mecanismo de autoinhibición, en dónde el extremo C_terminal parece tener un efecto que interfiere con la unión de nucleótidos. Actualmente buscamos comprender la biología de LmaMPK10, enfocándonos en identificar asociaciones de proteínas específicas. El descubrimiento de moléculas que interfieren con las funciones de LmaMPK10 es de gran interés en estrategias de desarrollo de drogas.
[1] Morales M.A., et al. (2007) Int J Parasitol. 37:1187-1199.
[2] Horjales S., et al. (2012) Structure, Aug 7. [Epub ahead of print] PMID: 22884419
Agradecimientos: EU FP7 project “LEISHDRUG”, ECOS-Sud, y ANII (Uruguay) por financiación.

Estudio estructural y funcional del sistema de señalización termosensor DesK-DesR de Bacillus subtilis.
Felipe Trajtenberg[a], Natalia Ruétalo[a], Daniela Albanesi[b], Nicole Larrieux[a], Horacio Botti[a], Diego de Mendoza[b], Alejandro Buschiazzo[a].
[a] Unidad de Cristalografía de Proteínas, Institut Pasteur de Montevideo, Montevideo, Uruguay (felipet@pasteur.edu.uy)
[b] Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario, Dep de Microbiología, Argentina.
La capacidad de los microorganismos de adaptarse rápidamente a los cambios del entorno es una función biológica esencial y clave para su supervivencia. Durante los últimos años nos hemos enfocado en la caracterización estructural y funcional del sistema termosensor DesK-DesR de Bacillus subtilis. Los estudios realizados sobre la región citoplasmática de DesK permitieron proponer un mecanismo por el cual la señal es transmitida desde el dominio sensor hasta la región catalíticamente competente. Recientemente hemos resuelto varias estructuras del dominio REC del regulador de respuesta DesR en distintos estados funcionales, así como la forma completa de la proteína en el estado activo. La fosforilación de la proteína provoca cambios conformacionales específicos que controlan la dimerización a través de una nueva superficie de interacción, al mismo tiempo que por una ruta alostérica diferente, libera el dominio de unión al ADN y expone otra superficie que está involucrada en la tetramerización.

Caracterización estructural de compuestos de coordinación de Cu con actividad biológica. Cristalografía de pequeñas moléculas en Química Inorgánica Medicinal.
Natalia Álvarez[a,b], Gianella Facchín[a], Javier Ellena[b]
[a] Cátedra de Química Inorgánica - Departamento Estrella Campos - Facultad de Química - Universidad de la República (nalvarez@fq.edu.uy)
[b] Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, SP, Brazil.
La importancia de los compuestos metálicos en medicina data del siglo XVI con reportes de su uso para tratamiento de cáncer. La Química Inorgánica Medicinal ha realizado grandes avances en la búsqueda de nuevos compuestos químicos con contenido metálico, desde el descubrimiento de las propiedades antiproliferativas del cisplatino en la década del 60, que presenten actividad anticancerígena. En la búsqueda de metalofármacos con menores efectos secundarios, una de las estrategias recientes en el área se basa en la búsqueda de compuestos de coordinación de metales esenciales, como el cobre. En este caso se presentará el estudio de compuestos de coordinación heterolépticos de Cu(II) con ligandos bipiridínicos y carboxílicos, donde se utilizó difracción de rayos X de monocristal como técnica principal en la caracterización en estado sólido de los mismos, así como punto de partida para la elucidación estructural en solución acuosa. El conocimiento de esta última se convierte en fundamental para el establecimiento de relaciones estructura-actividad, propuesta de mecanismos de acción, entre otros.

Nuevos materiales para SOFC de la serie La4BaCu5-xMxO13+d (con M = Fe, Ni, Mn). Síntesis y caracterización estructural.
Santiago Vázquez [a,b], Leopoldo Suescun[a], Mariano Romero [a,b], Sebastián Davyt[a].
[a] Cyssmat-Lab/Cátedra de Física - DETEMA - Facultad de Química - Universidad de la República - Montevideo - Uruguay (santivazquez@fq.edu.uy).
[b] Centro NanoMat, Polo Tecnológico de Pando, Facultad de Química, Universidad de la República, Pando, Canelones, Uruguay.
Las Celdas de Combustible de Óxido Sólido (SOFC) son dispositivos electroquímicos aptos para generación eficiente de energía, flexibles en combustible y generadores de bajas o nulas emisiones, que se componen de materiales cerámicos (óxidos). La investigación en estos dispositivos se encuentra enfocada en la búsqueda de nuevos materiales que logren disminuir el costo de manufactura y aumentar la performance del sistema, en especial la consigna de materiales para cátodo es de gran interés. Las muestras La4BaCu5-xMxO13+d (con M=Fe, Ni, Mn) donde x=3,5 (Fe), 2,0 (Ni) y 1,0 (Mn) han sido sintetizadas por nuestro grupo por el método de Combustión de Gel asistida (CGA), lo que permitió superar los límites de solubilidad (x) de metales M en el compuesto base reportados en literatura [1,2]. Se mostrará un avance de nuestro trabajo principalmente enfocándonos en el método de síntesis y en la caracterización estructural por Difracción de rayos X de polvo y el método de Rietveld.
[1] P.S. Anderson, C.A. Kirk, J.M.S. Skakle and A.R. West, J. Solid State Chem., 170 (2003) 1.
[2] C. Shivakumara, M.S. Hegde, H.Rajagopal, A. Sequeira, Mater. Res. Bull., 35 (2000) 2063.
Agradecimientos: Este estudio fue financiado por ANII: beca de iniciación de S.V. y proyecto FSE_2009_1_51.

Estructura y propiedades magnéticas de una manganita con alto contenido de hierro.
M. Romero[a], R. Faccio[a], H. Pardo[a], I. Laborda[a], S. Vázquez[a,b], L. Fernández[a], J. Castiglioni[c], L. Suescun[b], N. Casañ Pastor[d], L. Casas[d], E. Molins[d], A. Mombrú[a].
[a] Centro NanoMat, Polo Tecnológico de Pando, Facultad de Química, Universidad de la República, Pando, Canelones, Uruguay. (mromero@fq.edu.uy)
[b] Cyssmat-Lab/Cátedra de Física - DETEMA - Facultad de Química - Universidad de la República - Montevideo - Uruguay.
[c] Laboratorio de Fisicoquímica de Superficies – DETEMA – Facultad de Química – UdelaR.
[d] Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona – ICMAB – CSIC, España.
En este trabajo se presentan las propiedades estructurales y magnéticas del compuesto PrBaMnFeO5.5+d con el fin de comprender la naturaleza del magnetismo en esta familia de compuestos. En los casos de alto contenido en hierro, el mecanismo de doble intercambio se vuelve despreciable y el magnetismo pasa a estar gobernado por la interacción de superintercambio Mn3+-O2--Fe3+ antiferromagnética para una configuración de alto espín. El análisis por Difracción de rayos X de alta resolución en dispersión normal y anómala indican que este compuesto cristaliza en una estructura tetragonal P4/mmm en la que el estado de oxidación del manganeso y del hierro son 3.2 y 3, respectivamente. El análisis del desdoblamiento cuadrupolar indica una estructura altamente desordenada en el entorno del hierro y las medidas de magnetización en función de la temperatura indican un aumento por debajo de 60 K que probablemente este asociado a la interacción de superintercambio Mn3+-O2--Fe3+.

Cristalización de la glucosamina 6-fosfato desaminasa (Montevideo, 1988-1990) y estructura de una hemoglobina gigante (3.6 mega-daltons) (São Carlos, 2009-2012).
Eduardo Horjales
Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo, Av. Trabalhador são-carlense 400, CEP: 13560-970, São Carlos, SP, Brasil, E-mail: horjales@ifsc.usp.br
Se narran los comienzos de una colaboración entre Mario Calcagno y EH que se mantuvo durante cerca de 20 años dando lugar a la determinación de varias estructuras de la enzima glucosamina 6-fosfato desaminasa, en sus dos confórmeros alostéricos, y de varios mutantes. Todo comenzó en Montevideo y los primeros cristales difractados a 2.1Å de resolución fueron el resultado directo de esos trabajos. Se describe el trabajo realizado, desde la construcción del kit de factorial incompleto hasta las dificultades de no contar con un cuarto a 4 °C. También serán presentados los resultados obtenidos para la hemoglobina gigante de Glossoscolex paulistus, un complejo de 144 cadenas de globina y 36 “linkers” que forman una bicapa con simetría hexagonal de 3.6 mega-daltons de peso molecular. Esta estructura fue resuelta a 3.2 Å de resolución a partir de datos obtenidos en el sincrotrón de Diamond, UK.

Estudio del método de suspensión para la síntesis de nanoestructuras de haluros de metales pesados.
I. Aguiar[a], M. Pérez Barthaburu[b], I. Galain[a], A. Olivera[b], L. Fornaro[b]
[a] Grupo de Semiconductores Compuestos, Facultad de Química, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay
[b] Grupo de Semiconductores Compuestos, Centro Universitario de la Región Este, Universidad de la República, Rocha, Uruguay
Los haluros de metales pesados como HgI2, BiI3 y HgBr2 se encuentran entre los materiales con mejores propiedades para detección de radiación a temperatura ambiente. El crecimiento de sus cristales y capas cristalinas ha sido de interés durante las últimas décadas; actualmente nanoestructuras de estos compuestos se utilizan como precursores para la nucleación de capas orientadas. En este trabajo se sintetizaron HgI2, BiI3 y HgBr2 por el método en suspensión, utilizando 1-octadeceno como agente de suspensión, Hg(NO3)2.H2O como fuente de mercurio, Bi(NO3)3.5H2O como fuente de bismuto e I2 y NaBr como fuentes de haluros. Las nanoestructuras se caracterizaron por varios métodos, entre ellos XRD y SAED. En todos los casos se obtuvieron nanoestructuras cristalinas con tamaños en el rango 10-80 nm, apropiadas para nucleación de capas. Dadas las especiales propiedades de estos compuestos, los resultados abren interesantes perspectivas para el futuro de una nueva generación de detectores de radiación.

Centro de Análisis por Difracción de Rayos X (CADIFRAX): Oportunidades para la Investigación y el Desarrollo.
Ricardo Faccio
Cryssmat-Lab y Centro NanoMat, Cátedra de Física - DETEMA - Facultad de Química, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay
El Centro de Análisis por Difracción de Rayos X (CADIFRAX) cuenta desde el año 2008 con un difractómetro de Polvo RIGAKU Ultima IV. El mismo opera tanto en geometría Bragg-Brentano como transmisión. A parte de la posibilidad de colectar datos de difracción de rayos X convencional, la tecnología de transmisión posibilita realizar medidas a ángulo bajo (SAXS) fundamental para caracterizar morfología de muestras nanométricas. Más recientemente al equipo se le ha incorporado aditamentos para realizar medidas en capas finas, con difracción de ángulo rasante y reflectometría mediante un dispositivo multipropósito de alineamiento de muestra. Es por ello que el CADIFRAX cuenta con capacidades muy interesantes para la caracterización de materiales convencionales y nanomateriales. En la charla se describirán diferentes ejemplos de uso de las posibilidades del equipamiento, tanto en investigación fundamental, así como en la provisión de servicios a la industria principalmente enfocados a la caracterización de polimorfos en principios activos.

Síntesis y caracterización estructural de nanovarillas de ZnO crecidas sobre capas semilla.
Amy L[a], Ariosa D[a], Campo L[a], Dalchiele E[a], Marotti R[a], Martin F[b], Navarrete E[b], Pereyra J[a] , Ramos-Barrado J[b].
[a] Grupo de Física del Estado Sólido- Facultad de Ingeniería- Universidad de la República - Montevideo - Uruguay.
[b] Departamentos de Física Aplicada - Universidad de Málaga- España.
Nanovarillas de ZnO han sido obtenidas por vía electroquímica sobre diferentes substratos. Para la determinación de las propiedades morfológicas se utilizó microscopía electrónica de barrido (MEB), observándose que las nanovarillas obtenidas presentan una sección hexagonal en algunos casos con puntas en forma de aguja. Al estudiar las propiedades estructurales, se observa que las nanovarillas están constituidas por una fase hexagonal tipo wurtzita muy cristalina, y de alta pureza, al no aparecer otras fases cristalinas espurias. Los patrones de DRX presentan un pico de difracción muy intenso correspondiente al plano (0002). Se estudió la textura de los depósitos utilizando un goniómetro de textura detectándose una orientación preferencial en la dirección 002.

Preparación de vitrocerámicos de borato de plomo; determinación del grado de transformación.
M.Rodriguez[a], A. Cárdenas[a], J.Castiglioni[b], L.Suescun[c], L.Fornaro[d]
[a] Grupo de Semiconductores Compuestos, Facultad de Química, Montevideo, Uruguay.
[b] Cátedra de Físicoquímica, DETEMA, Facultad de Química, Montevideo, Uruguay.
[c] Cryssmat-Lab/Cátedra de Física, DETEMA, Facultad de Química, Montevideo, Uruguay.
[d] Grupo de Semiconductores Compuestos, Centro Universitario de la Regin Este, Rocha, Uruguay
En la preparación de materiales vitrocerámicos por medio de tratamientos térmicos a partir de muestras vítreas es de vital importancia conocer el grado de transformación que se obtiene, ya que esto condiciona la microestructura que presenta el material. En el caso de vidrios de borato de plomo se han estudiado las propiedades termoluminiscentes de dicho material y se han visto que éstas dependen del grado de transformación alcanzado. Por tal motivo, se ha hecho hincapié en la determinación del grado de transformación, utilizando el método del estándar interno y refinamiento por Rietveld. Estos resultados son comparados con los obtenidos por microscopía óptica y por análisis térmico diferencial.


Lugar: Aula Píriz MacColl, Instituto de Química, Facultad de Química (Av. Gral. Flores 2124 esq. Yatay)

Organizadores:
Leopoldo Suescun (F. Química, UR), Alejandro Buschiazzo (I. Pasteur), Daniel Ariosa (F. Ingeniería, UR) y Laura Fornaro (F. Química, UR)

Auspicia: PEDECIBA
Apoya: Facultad de Química, UR


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Por más información sobre el evento escriba al e-mail:leopoldo@fq.edu.uy

Ultima Actualización: 9 de noviembre de 2012