Facultad Ciencias Exactas y Naturales

Estudios atomísticos de procesos de corte

Atomistic studies of cutting

Código M048 Tipo: PROYECTO SeCTyP TIPO 1 BIENAL 2016 Convocatoria 2016

En este proyecto se propone el estudio computacional a escala atómica y nanométrica de los procesos de corte de metales imperfectos, incluyendo aquellos con defectos puntuales (vacancias), lineales (dislocaciones), planares (fallas de apilamiento, bordes de grano) y volumétricos (poros, precipitados). También se consideraran defectos de superficie, como escalones y asperezas. A partir de este estudio sistemático se busca como conclusión la formulación de un modelo matemático sencillo a partir de una ecuación diferencial que contemple el efecto de la tasa de deformación plástica y las dislocaciones geométricamente necesarias para dicha deformación.
Palabra claves: dinàmica molecular, corte, nanoescala
The aim of this proposal is to perform computational studies at an atomistic and nanometric scale of cutting processes on metals with defects, including point defects (vacancies), linear defects (dislocations), planar defects (stacking faults, grain boundaries) and volumetric defects (voids, precipitates). Surface defects such as steps and asperities will also be considered. Based on this sistematic study we aim to formulate a simple mathematical model in the form of a differential equation taking into account the plastic strain rate and the geometrically necessary dislocations.
Keywords: molecular dynamics, cutting, nanoscale

Integrantes

Ruestes, Carlos Javier (Director)

De Koning, Maurice (Colaborador)

Portillo, Gustavo Alberto (Alumno)

Cartellone, Federico Andrés (Alumno)

Calderón, María Celeste (Codirector)

Zonana, María Clara (Investigador Estudiante de Grado)

Ciencias Exactas y Naturales

HERRAMIENTAS ANALÍTICAS Y QUIMIOMÉTRICAS PARA DETERMINACIÓN DE CONTAMINANTES ORGÁNICOS PERSISTENTES EN EL AMBIENTE. EVALUACIÓN DE LA ACUMULACIÓN EN SEDIMENTO Y LA BIOTA DE LA REGION CUYANA

ANALYTICAL AND CHEMOMETRIC TOOLS FOR DETERMINATION OF PERSISTENT ORGANIC POLLUTANTS IN THE ENVIRONMENT. EVALUATION OF ACCUMULATION AND TRANSPORT IN SEDIMENT AND BIOTA FROM CUYO REGION

Código 06/M086 Tipo: PROYECTO SeCTyP TIPO 1 BIENAL 2016 Convocatoria 2016

El Convenio de Estocolmo considera a los Contaminantes Orgánicos Persistentes (POPs) dentro de los objetivos de las políticas internacionales con el fin de minimizar y mitigar su uso dado el impacto negativo sobre la salud y el ambiente. A pesar del amplio marco internacional de legislación ambiental sobre POPs, la información acerca de retardantes de llama bromados en el ambiente argentino, alimentos y seres humanos es escasa; como así también la disponibilidad de herramientas analíticas para su determinación y control. El Convenio de Estocolmo, de la cual Argentina forma parte, alienta a los Estados Partes a llevar a cabo la investigación, además de actividades de cooperación internacional sobre los POPs (Art. 11).El presente proyecto tiene como objetivo integrar, mediante el trabajo en interdisciplinario entre el grupo de investigación propuesto la experiencia, habilidades y instrumentación disponible para el desarrollo de capacidades analíticas de este grupo de contaminantes para luego aplicarlas a estudios de acumulación, transporte y bioconcentración en sedimento y biota circundante de ambientes cuyanos. Estos resultados se integrarán en el marco del Convenio de Estocolmo.
Palabra claves: CONTAMINANTES ORGÁNICOS PERSISTENTES, AMBIENTE, QUÍMICA ANALITICA
The Stockholm Convention considers Persistent Organic Pollutants (POPs) within the objectives of international policies to minimize and mitigate its given the negative impact on health and the environment use. Despite broad international framework of environmental legislation on POPs, information about brominated flame retardants in the Argentine environment, food and humans is scarce; as well as the availability of analytical tools for determination and control. The Stockholm Convention, of which Argentina is a member, encourages States parties to carry out research, and activities of international cooperation on POPs (Art. 11).This project aims to integrate, by working in interdisciplinary between the research group proposed the experience, skills and instrumentation available for the development of analytical skills of this group of contaminants and then apply them to study accumulation, transportation and bioconcentration in sediment cuyanos biota and surrounding environments. These results will be integrated under the Stockholm Convention.
Keywords: PERSISTENT ORGANIC POLLUTANTS, ENVIRONMENT, ANALYTICAL CHEMISTRY

Integrantes

Altamirano, Jorgelina Cecilia (Director)

D'angelo, José Alejandro (Codirector)

Mammana, Sabrina Belén (Becario - Tesista)

Ríos, Juan Manuel (Investigador)

Abraham, Emilia Del Carmen (Alumno)

Aranibar, Julieta (Investigador)

Lascalea, Gustavo Enrique (Prof técnico)

Lana, Nerina Belen (Investigador)

Ciencias Exactas y Naturales

Detección y extracción del ventrículo izquierdo mediante el análisis y procesado de imágenes de resonancia magnética para la cuantificación de la función cardiaca

Left ventricle segmentation for heart function quantification through magnetic resonance image processing

Código M028 Tipo: PROYECTO SeCTyP TIPO 1 BIENAL 2016 Convocatoria 2016

La función cardiaca queda caracterizada entre otras cosas por diferentes descriptores estructurales y funcionales. Los descriptores estructurales son aquellos que se derivan de la propia estructura del músculo del corazón, es decir del miocardio. Estos descriptores pueden brindar información regional o global del miocardio. Entre los descriptores estructurales globales más destacados se encuentran el volumen del ventrículo izquierdo (VI) y la fracción de eyección (FE). Por otro lado, entre los distintos descriptores funcionales podemos mencionar aquellos que se derivan de la deformación que sufre el miocardio. Por lo general, los descriptores funcionales tienen un carácter regional que se analiza por zonas para cuantificar la función miocárdica. En este sentido, detectar y segmentar el ventrículo izquierdo tiene un papel fundamental en el tratamiento y diagnóstico de diferentes patologías cardiacas como la isquemia miocárdica. Aunque en muchas ocasiones dentro de la práctica clínica la delimitación y/o el segmentado del miocardio se realiza de forma manual, la realización de dicha tarea introduce una gran carga de tiempo y se encuentra sujeta a una variabilidad intra e inter-operador. Por ello resulta de gran interés automatizar esta tarea en la medida en que esto sea posible. Dada la importancia que hoy en día tiene la resonancia magnética nuclear en las prácticas clínicas, en este trabajo se propone un marco general para identificar y segmentar el miocardio del VI como también cuantificar la función cardiaca a partir de la cuantificación del volumen y la FE mediante el análisis y procesado de imágenes de cine-resonancia magnética nuclear (MR-C).Por último, es meritorio mencionar que el trabajo propuesto se realizará en colaboración con investigadores de la Universidad Nacional de Cuyo (Uncuyo), de la Fundación de Medicina Nuclear, del Instituto Balseiro, con médicos de la Clínica de Cuyo y con la participación de un estudiante de grado de la FCEN-Uncuyo.
Palabra claves: Imágenes de resonancia magnética, Segmentación, Procesado de imágenes
Heart function is commonly characterized by using different structural and functional features. In particular, the structural feature are derived from the myocardial morphology and they provide global or regional information about the myocardial function. The most important one is the ejection fraction which is computed from the left ventricle volume. On the other hand, the features derived from myocardial deformation are the most common functional features extracted from tomographic images, i.e. the strain and strain rate. Commonly, functional features provide regional information about myocardial function, and in most of the cases, it is necessary to carry out an analysis by using a standardized myocardial segmentation such as the 17 segment model. So, the myocardial detection and segmentation are essential to assess different heart diseases such as myocardial ischemia. Although myocardial segmentation is usually carried out manually in the daily clinical practise, this work remains a time-consuming task and heavily rely on user interaction. Thus, there is still a significant need for tools allowing fully automatic 3D quantification. Today, magnetic resonance is commonly used in the daily clinical practice and it has an important role for studying the heart morphology. Therefore, this work focuses on two main tasks: (1) the detection and segmentation of the left ventricle and (2) a quantification of the heart function by doing an analysis of the left ventricle volume and the ejection fraction from magnetic resonance cine images (MR-C).Finally, the project will be developed in collaboration with researchers of the National University of Cuyo, researchers from FUESMEN, researchers from Instituto Balseiro, medical doctors from Clínica de Cuyo and the participation of students of the FCEN-Uncuyo.
Keywords: Magnetic resonance imaging, Segmentation, Image processing

Integrantes

Curiale, Ariel Hernán (Director)

Kaluza, Pablo Federico (Codirector)

Mato, German (Investigador)

Isoardi, Roberto Andrés (Investigador)

Gutierrez, Jose Luis (Investigador Estudiante de Grado)

Ciencias Exactas y Naturales

Mapeo genético de genes mitocondriales en moluscos dulceacuícolas de Cuyo, con énfasis en el género Heleobia.

Genetic mapping of mitochondrial genes in fresh water molluscs from Cuyo with emphasis in the Heleobia gender.

Código M035 Tipo: PROYECTO SeCTyP TIPO 1 BIENAL 2016 Convocatoria 2016

Hemos avanzado significativamente en el conocimiento de la diversidad malacológica de la provincia Malacológica de Cuyo en general y sobre las especies del género Heleobia en particular. El año pasado se concretó la primera caracterización molecular y revisión integral del estatus taxonómico del mencionado género Heleobia (Koch, Martín & Ciocco, 2015) mediante el gen mitocondrial Citocromo Oxidasa 1. A partir de material propio (5 especies), o de o de información del GenBank (2 especies), se obtuvieron representantes de los 4 grupos originalmente descriptos por Gaillard & Castellanos en 1976 como género Littoridina: grupo ?australis? de aguas litorales del Atlántico Sur, grupo "piscium" de aguas dulces subtropicales, grupo "parchappei" de la región Pampeana, Patagonia Norte y Centro-Oeste de Argentina y grupo "hatcheri" de la región continental patagónico. Nuestra investigación reconfirma tres de los cuatro grupos de Heleobia en los que se han agrupado las especies del género en esta región: ?australis?, ?parchappii? y ?piscium?. El cuarto, el grupo ?hatcheri?, no pertenece a Heleobia sino a un género diferente que no debería ser considerado como integrante de la Familia Cochliopidae, sino estrechamente relacionado al género Potamolithus Pilsbry y Rush, 1896. Nuestro objetivo para el presente período es obtener las secuencias del gen mitocondrial 12-S y 16-S de individuos del género Heleobia asignados a las especies H. occidentalis, H. parchappii y H. kuesteri de la PMC, y a especies del género Potamolithus de la cuenca paranoplatense.
Palabra claves: moluscos, agua dulce, Cuyo
We have made significant progress in the knowledge of the malacological diversity of the Malacological province of Cuyo in general and species of the genus Heleobia in particular. Last year the first molecular characterization and comprehensive review of the taxonomic status of that genre Heleobia (Koch, Martin & Ciocco, 2015) by mitochondrial gene Cytochrome Oxidase materialized 1. From own material (5 species), or information from the GenBank (2 species), representatives of the 4 groups originally described by Gaillard & Castellanos in 1976 were obtained as genre Littoridina: group "australis" of coastal waters of the South Atlantic, "piscium" group subtropical freshwater, group "parchappei "of the Pampas, Patagonia and North Central West Argentina and group" hatcheri "of the Patagonian mainland. Our research reconfirms three of the four groups Heleobia in which are grouped species of the genus in this region, "australis", "parchappii" and "piscium". The fourth, "hatcheri" group does not belong to Heleobia but to a different genre that should not be considered as part of the Family Cochliopidae but closely related to gender Potamolithus Pilsbry, 1896. Our goal for this period is to obtain mitochondrial gene sequences of 12-S and 16-S genes from Heleobia gender of individuals assigned to H. occidentalis species, H. H. kuesteri parchappii and the PMC, and species of Potamolithus from the paranoplatense basin.
Keywords: mollusk, fresh water, Cuyo

Integrantes

Koch, Eduardo (Director)

Ciocco, Nestor (Codirector)

Sanabria, Eduardo (Investigador)

Estévez, Rocío María (Investigador Estudiante de Grado)

Sosa Paredes, Esteban David (Colaborador)

Magiárate, Emmanuel (Alumno)

Ciencias Exactas y Naturales

Estudio de los mecanismos de la translocacion de proteinas y nanoparticulas acopladas a peptidos de penetración celular al citoplasma de espermatozoides humanos

Study the translocation mechanisms of proteins and nanoparticles conjugated to cell penetrating peptides to the cytosol of human spermatozoa

Código M024 Tipo: PROYECTO SeCTyP TIPO 1 BIENAL 2016 Convocatoria 2016

La membrana celular es una barrera semi-permeable eficaz esencial para la supervivencia y la función celular. Sin embargo, también es un obstáculo importante para el suministro intracelular de moléculas para el diagnóstico y tratamiento de situaciones patológicas. Las moléculas pequeñas entran en las células a través de mecanismos y canales específicos en la membrana. Sin embargo, las macromoléculas son generalmente incapaces de utilizar estos modos de entrada en las células. Por lo tanto, el desarrollo de herramientas que faciliten la captación celular de moléculas de gran tamaño para la investigación básica y las aplicaciones biomédicas constituye todo un campo de estudio en la actualidad. Hace algunos años se descubrieron los que se denominan Péptidos de Penetración Celular (CPP) generalmente ricos en arginina que por un mecanismo poco conocido translocan al interior de la célula. Mas importante, cuando se conjugan con una macromolécula, como una proteína o un acido nucleico e incluso nanopartículas, les confieren la propiedad de atravesar membranas biológicas. Por lo tanto, la posibilidad de introducir de modo directo una macromolécula abre importantes posibilidades, sobre todo para células que no poseen la capacidad de transcribir y traducir, como es el espermatozoide. En base a estos antecedentes, el objetivo general de este proyecto es estudiar los mecanismos de translocación de proteínas y nanopartículas (NP) acopladas a CPP al citoplasma de espermatozoides humanos. Nuestro interés central es dilucidar el mecanismo por el que una o más moléculas de CPP sola o ancladas sobre la superficie de una nanopartícula o unidas a una macromolécula (proteína), interaccionan y atraviesan la membrana lipídica. Este proyecto involucra dos objetivos específicos: 1) establecer condiciones que optimicen la translocación al citosol de CPPs en espermatozoides humanos (células no-endocíticas) y 2) estudiar la absorción, translocación y distribución de proteínas y nanopartículas acopladas a CPPs en espermatozoides humanos.
Palabra claves: PEPTIDOS DE PENETRACION CELULAR, MEMBRANAS LIPIDICAS, ESPERMATOZOIDES
The cell membrane is an essential semi-permeable barrier effective cell survival and function. However, it is also an important obstacle for intracellular delivery of molecules for diagnosis and treatment of pathological situations. Small molecules enter the cells via specific mechanisms and channels in the membrane. However, the macromolecules are generally unable to use these modes of entry into the cells. Therefore, the development of tools that facilitate cellular uptake of large molecules for basic research and biomedical applications is a important field of study today. A few years ago they were discovered the Cell Penetrating Peptide (CPP), generally rich in arginine, wich by a mechanism known translocated into the cells. More importantly, when conjugated to a macromolecule such as a protein or nucleic acid or even nanoparticles, they confer the property of crossing biological membranes. Therefore, the possibility of introducing a macromolecule directly to de cytosol opens important possibilities, especially for cells that do not possess the ability to transcribe and translate, such as sperm. Based on this background, the main objective of this project is to study the translocation mechanisms of protein and nanoparticles (NP) conjugated to CPPs to the cytosol of human sperm. Our main interest is to elucidate the mechanism by which one or more molecules of CPPs alone or conjugated to a nanoparticle or a macromolecule (protein) interact and cross the lipid membrane. This project involves two specific objectives: 1) to establish conditions that optimize translocation of CPPs to the cytosol of human spermatozoa (non-endocytic cells) and 2) to study the absorption, translocation and distribution of proteins and nanoparticles coupled to CPPs in human spermatozoa.
Keywords: CELL PENETRATING PEPTIDE, LIPID MEMBRANE, SPERMS

Integrantes

Berberian, Maria Victoria (Director)

Mayorga, Luis (Codirector)

Ruete, Maria Celeste (Investigador)

Sosa, Claudia (Becario)

Ciencias Exactas y Naturales

Estudios quimiométricos de grupos funcionales en distintos materiales orgánicos sedimentarios. Implicancias paleoambientales y quimiotaxonómicas.

Chemometric studies of functional groups in different sedimentary organic materials. Paleoenvironmental and chemotaxonomic implications.

Código 06/M088 Tipo: PROYECTO SeCTyP TIPO 1 BIENAL 2016 Convocatoria 2016

Los fenómenos físico-químicos que degradan la materia orgánica sedimentaria (e.g., carbón, restos fósiles y arqueológicos) pueden estudiarse mejor por medio de su caracterización química y morfológica. Se propone analizar diferentes muestras orgánicas (ej. restos fósiles y arqueológicos) con distintos modos de preservación y con diversas procedencias geográficas y estratigráficas. Para esto se aplicarán modernas técnicas instrumentales de análisis morfológico y químico tales como: Espectrometría de Infrarrojo con Transformada de Fourier (FTIR), Espectrometría de rayos X dispersiva en energías (EDS), Difracción de Rayos X (XRD), Microscopía Electrónica de Barrido (SEM), Microscopia de fuerza atómica (AFM) y Microscopía Óptica (OM). Los tipos de muestras a estudiar son: compresiones, cutículas maceradas naturalmente y cutículas obtenidas por maceración química (procedimiento de Schulze) y restos arqueológicos. Se estudiarán también muestras de carbón y macerales de carbón asociados. Para visualizar las diferencias / similitudes entre las muestras estudiadas respecto a su composición química, los datos químicos obtenidos por FT-IR, ATR y EDS serán sometidos a evaluación quimiométrica Esta información contribuirá a comprender mejor ciertos cambios físico-químicos relacionados con la formación del querógeno (precursor del petróleo) y con la diagénesis de los restos estudiados. Se evaluarán también las posibles implicancias paleoambientales y quimiotaxonómicas de los resultados obtenidos.
Palabra claves: QUIMIOMETRIA, HIDROCABUROS, FTIR
Physical-chemical phenomena degrading the sedimentary organic matter (e.g., coal, fossil and archaeological remains, etc.) can be better understood by using combined techniques of chemical and morphological analyses. As part of our on-going research activities it is proposed to continue characterizing several types of sedimentary samples, particularly those preserving organic matter, by modern instrumental techniques. This will include: Fourier Transform Infrared Spectrometry (FTIR), Energy Dispersive X-Ray Fluorescence Spectrometry (EDX), X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Atomic Force Microscopy, and Optical Microscopy (OM). Sample types to be studied will include: compressions, naturally macerated cuticles, cuticles obtained by chemical maceration (Schulze?s procedure), and archaeological remains. Maturity of coal will be evaluated to help interpret preservation of associated fossil remains. Variation in the chemical data (i.e., FT-IR, ATR y EDS) will be evaluated through chemometric methods the results of which will contribute to a better understanding of some chemical changes related to kerogen formation (oil precursor), and fossil- and archaeological-remain diagenesis. Paleoenvironmental and chemotaxonomic implications will be discussed.
Keywords: CHEMOMETRICS, HYDROCARBONS, FTIR

Integrantes

D'angelo, José Alejandro (Director)

Prieto Olavarria, Cristina Alejandra (Investigador)

Altamirano, Jorgelina Cecilia (Codirector)

Abraham, Emilia Del Carmen (Alumno)

Ciencias Exactas y Naturales

Posible rol de prosaposina, arilsulfatasa A y catepsina D en la reproducción masculina

Possible role of prosaposin, arylsulfatase A and cathepsin D in male reproduction

Código M027 Tipo: PROYECTO SeCTyP TIPO 1 BIENAL 2016 Convocatoria 2016

La composición lipídica y glicoproteica de la membrana plasmática del espermatozoide se modifica al transitar por el epidídimo y el oviducto con el fin de adquirir capacidad fertilizante. El mayor sulfoglicolípido de la membrana plasmática del espermatozoide es un sulfogalactosilglicerolípido (SGG), el cual es sustrato de la enzima Arilsulfatasa A (ARSA). ARSA puede modificar los SGGs, pero esta actividad requiere de la proteína activadora de esfingolípidos llamada saposina B (SapB). Prosaposina (PSAP), la proteína precursora de SapB, es procesada a saposinas maduras mediante la acción de catepsina D (CatD) a pH acídico. ARSA, PSAP y CatD son proteínas lisosomales secretadas por el epitelio epididimario. Se conoce que la falta de actividad de ARSA sobre SGGs afecta la capacidad del espermatozoide para generar la reacción acrosomal y se ha observado que un fragmento de PSAP potencia la fertilización, revelando la importancia de PSAP/SapB en reproducción. Debido a que el tracto genital femenino provee un ambiente acídico, es posible que CatD participe en el procesamiento de PSAP. El objetivo de nuestra investigación es dilucidar el mecanismo por el cual PSAP induce una modificación en la membrana plasmática del espermatozoide de una manera favorable, la cual podría jugar un rol clave en la capacitación espermática, en la reacción acrosomal y en la fertilización. Nosotros probaremos la hipótesis que CatD genera SapB a pHs acídicos y que la inhibición de este mecanismo resulta en una disminuida modificación de la membrana plasmática del espermatozoide (hidrólisis de sulfatos sobre SGGs) y consecuentemente en una pérdida de la capacidad fertilizante.Epidídimos de ratones adultos serán quirúrgicamente removidos. El fluido epididimario y los espermatozoides de la cauda serán colectados a diferentes pH (4.0-7.5) y se determinará: 1- El efecto del pH sobre el procesamiento de PSAP por CatD mediante inmunoblot. 2- Los efectos de la inactivación de PSAP/SapB sobre espermatozoides tratados con anticuerpos específicos mediante: A) Reacción acrosomal. B) Motilidad espermática. C) Fertilización in vitro. 3- Si ARSA requiere PSAP/SapB para hidrolizar grupos sulfatos de SGGs mediante cromatografía en capa fina y crio-inmuno-microscopía electrónica.Este estudio clarificaría las funciones de las proteínas estudiadas en la remoción de sulfatos de los SGGs de la membrana plasmática del espermatozoide y examinaría las consecuencias negativas de su ausencia en la infertilidad.
Palabra claves: Fertilización, Prosaposina, Espermatozoide
The lipidic and glycoprotein composition of sperm plasma membrane is modified during its transit through the epididymis and oviduct in order to acquire fertilizing capacity. The major sulfoglycolipid of the sperm plasma membrane is a sulfogalactosylglycerolipid (SGG), substrate of Arylsulphatase A (ARSA). The function of ARSA is to modify SGG (hydrolysis of sulfatides), but this activity requires the presence of a sphingolipid activator protein, termed saposin B (SapB). Prosaposin (PSAP), the precursor of SapB, is processed to mature saposins by cathepsin D (CatD) action at an acidic pH. ARSA, PSAP and CatD are lisosomal proteins secreted by the epididymal epithelium. ARSA function has also been shown to affect the ability of the sperm to undergo the acrosome reaction, a lysosome-like structure on the sperm nuclear surface that is essential for penetration of sperm into the ovum. A fragment of PSAP was shown to enhance fertilization in several species, underscoring the importance of PSAP/SapB in reproduction. Since the female genital tract has an acidic environment that sperm transverse on route to the ovum, it is suggested that CatD generates SapB from PSAP at a relative acidic pH. The objective of our investigation is to disclose the mechanism by which PSAP exerts this positive influence, in relation to a modification of the sperm plasma membrane that may play key roles in sperm capacitation, acrosome reaction and fertilization. We will test the hypothesis that CatD generates SapB at acidic pHs and that its inhibition results in decreased fertilization as a consequence of lack of proper modification of the sperm?s plasma membrane, as the hydrolysis of sulfatides on SGGs. Epididymides from adult mice will be surgically excised. Cauda epididymal fluid and spermatozoa will be collected with mediums at different pHs (4.0-7.5) and we will determinate: 1- The pH effect on the processing of PSAP by CatD by immunoblotting. 2- The effects of PSAP/SapB inactivation on sperm treated with specific antibodies by: A) acrosomal reaction, B) sperm motility and C) in vitro fertilization. 3- If ARSA requires PSAP/SapB to hydrolyze sulfate groups of SGGs by thin-layer chromatography and cryo-immuno-electron microscopy. The present study will clarify the functions of studied proteins in the desulfation of sulfoglycolipids of the sperm plasma membrane and examine the negative consequences of their absence in fertility.
Keywords: Fertilization, Prosaposin, Spermatozoa

Integrantes

Carvelli, Flavia Lorena (Director)

Sosa Escudero, Miguel Angel (Codirector)

Bannoud, Nadia (Becario)

Aguilera, Andrea Carolina (Investigador)

Ciencias Exactas y Naturales

Técnicas de Aprendizaje de Máquinas para la predicción de fenómenos meteorológicos

Machine-learning techniques for predicting meteorological phenomena

Código M041 Tipo: PROYECTO SeCTyP TIPO 1 BIENAL 2016 Convocatoria 2016

Los cambios en las condiciones climáticas han tenido un fuerte impacto en cuanto a la magnitud y frecuencia de precipitaciones extremas. Estos eventos suelen afectar áreas extensas provocando daños severos en la población, economía y ecología. La predicción de este tipo de fenómenos meteorológicos severos es primordial para la elaboración de estrategias que permitan mitigar los daños económicos y, en algunos casos, evitar pérdida de vidas humanas en determinadas regiones. Los mencionados motivos han sido disparadores de una gran cantidad de iniciativas a nivel mundial para entender las causas y predecir con tiempo la ocurrencia de este ese tipo de eventos. Los modelos numéricos utilizados para la predicción del tiempo meteorológico representan el estado del arte en la simulación y caracterización de los procesos físicos que ocurren en la atmósfera. Aún así, los mismos presentan ciertas dificultades en la predicción espacio-temporal ("el dónde y cuándo") de la cantidad de precipitación. En respuesta a lo mencionado, se han adoptado estrategias alternativas a las simulaciones numéricas. Entre ellas, la aplicación de técnicas de aprendizaje de máquinas promete la construcción de modelos predictivos precisos a partir de la detección de patrones existentes en los datos. Estos modelos permiten capturar relaciones lineales y no lineales entre las distintas variables de análisis. En vista de lo expuesto anteriormente, el presente proyecto propone estudiar técnicas de aprendizaje de máquinas en el contexto de la predicción de fenómenos meteorológicos severos. Para ello, se realizará una revisión exhaustiva de la literatura y se evaluarán distintas técnicas de aprendizaje de máquina para la construcción automática de modelos lineales y no lineales que permitan realizar dichas predicciones con el fin de comprender las causas por las cuales se desencadenan dichos fenómenos. Estos modelos son aprendidos a partir de los datos históricos registrados para cada una de las variables meteorológicas de influencia en el fenómeno. Es importante mencionar también que se estudiarán técnicas de optimización para aprovechar la infraestructura de computación disponible a fin de eficientizar la experimentación a realizar en torno al problema bajo estudio. Resulta importante mencionar también que el proyecto permitirá contribuir con la formación de recursos humanos en el área de la ciencias de la computación y la meteorología.
Palabra claves: Aprendizaje de Máquinas, Fenómenos Meteorológicos Severos, Predicción de Precipitaciones
Changes in weather conditions have had a strong impact on the magnitude and frequency of extreme precipitation. These events tend to affect large areas causing severe damage to the population, economy and ecology. Predicting this kind of severe weather events is essential for developing strategies to mitigate the economic damage and, in some cases, avoid loss of life in certain regions. The aforementioned reasons have been triggers a lot of initiatives worldwide to understand the causes and predict the occurrence of this kind of events.Numerical models used for weather prediction represent the state of art in the simulation and characterization of the physical processes occurring in the atmosphere. Even so, they present some difficulties on the spatio-temporal predictions ("where and when") of the amount of precipitation. Due to the above mentioned limitations, alternative strategies to numerical simulations have been adopted. Among them, machine-learning techniques promise the consutruction of accurate predictive models from detecting patterns in datasets. These models can capture linear and nonlinear relationships between the different variables of analysis.Considering the previous discussion, the present project proposes to study machine-learning techniques in the context of severe weather event prediction. To this end, a comprehensive literature review will be conducted and different machine-learning techniques will be evaluated. These techniques will be applied on historical data recorded for each of the meteorological variables influencing the phenomenon. The use of these machine-learning techniques will be adavantageously in two ways. On the one hand, such techniques will facilitate the automatic construction of linear and nonlinear models for precipitation prediction and in the other hand such techniques will be usefull to understand the causal factors behind these phenomena.It is also important to mention that optimization techniques will be studied to exploit the available computing infrastructure more efficient to perform experiments on the problem under study.It also important to mention that the project will contribute to the training of human resources in the field of computer science and meteorology.
Keywords: Machine Learning, Severe Meteorological Phenonema, Precipitation Prediction

Integrantes

Monge Bosdari, David Antonio (Director)

Mansilla, Roberto Alejandro (Colaborador)

Garí NúÑez, Yisel (Becario - Tesista)

Guerra Torres, Jorge Luis (Becario - Tesista)

Catania, Carlos (Investigador)

Santos, Jorge Ruben (Codirector)

Mandrilli Escudero, Paula Alejandra (Investigador Estudiante de Grado)

Ciencias Exactas y Naturales

MATERIALES BIOSORBENTES MODERNOS PARA LA MICRODETERMINACIÓN DE CONTAMINANTES TÓXICOS ELEMENTALES

MODERN BIOSORBENTS MATERIALS FOR THE MICRODETERMINATION OF ELEMENTAL TOXIC CONTAMINANTS

Código M031 Tipo: PROYECTO SeCTyP TIPO 1 BIENAL 2016 Convocatoria 2016

Algunos metales, tales como As, Cd, Hg, Pb, Tl, se asocian con múltiples efectos adversos en la salud, siendo varios los órganos y sistemas que se ven afectados: riñón, pulmón, hígado, sistema gastrointestinal, pero principalmente el sistema nervioso central y periférico. Los efectos de los elementos tóxicos en los seres humanos dependen de muchos factores, pero un estrato de la población que se caracteriza por presentar la mayor susceptibilidad lo constituyen los bebés y niños de corta edad. Así, la determinación elemental en alimentos infantiles es indispensable para obtener información acerca de la calidad de los mismos. El presente proyecto de investigación propone el desarrollo de métodos analíticos modernos para la determinación de elementos tóxicos a niveles ultratraza en alimentos infantiles, basados en la utilización de biosorbentes y su combinación con nanomateriales, para el diseño y obtención de nuevas fases sólidas extractantes. Se combinarán de manera sinérgica, la excelente capacidad de biosorción de los microorganismos con aquellas características típicas de los nanomateriales, fundamentalmente su elevada área superficial, con el objeto de obtener fases sólidas extractantes de alta capacidad de retención y posibilidad de reutilización. Los nuevos bio-nanomateriales se emplearán para el desarrollo de métodos analíticos que implementen técnicas de extracción en fase sólida (SPE), tanto con micro-columnas rellenas con la biomasa inmovilizada sobre los soportes sólidos, como con dispersiones de dichos biosorbentes asistido por la técnica de microextracción en fase sólida dispersa (D-µ-SPE). El desarrollo de estas técnicas de microextracción será fundamental para la obtención de métodos analíticos de elevada sensibilidad, sumado al mejoramiento de los límites de detección al acoplarse a técnicas de espectrometría atómica (ej. AAS, AFS, ICP-OES e ICP-MS) para la detección elemental. Dichas técnicas se implementarán en sistemas de análisis en flujo (FIA y SIA), lo cual será una estrategia de suma importancia para alcanzar métodos analíticos altamente sensibles, pero además, automatizados y libres de contaminación. Los biosorbentes se presentan como una alternativa realmente atractiva para la Química Analítica, debido a que son biodegradables y su capacidad de reutilización es altamente factible. De esta manera, el proyecto generará métodos analíticos eficientes y dentro del marco de la ?Química Verde? o ambientalmente sustentable.
Palabra claves: Nanobiotecnología, Preconcentación, Metales
Some metals such as As, Cd, Hg, Pb, Tl, are associated with multiple adverse health effects that affect several organs and systems: kidney, lung, liver, gastrointestinal system, but mainly the central and peripheral nervous system. The effects of toxic elements in humans depend on many factors, but a stratum of the population that is characterized by increased susceptibility belongs to babies and young children. Thus, the elemental determination in infant foods is essential to obtain information about the quality of them. This research project proposes the development of modern analytical methods for the determination of toxic elements at ultratrace levels in baby foods, based on the use of biosorbents and its combination with nanomaterials, for the design and development of new extractants solid phases. It will be synergistically combine the excellent biosorption capacity of microorganisms with those typical features of nanomaterials, mainly its high surface area, in order to obtain extractants solid phases with high retention capacity and reusability. The new bio-nanomaterials will be used in the development of analytical methods based on solid phase extraction (SPE) techniques, using micro-columns filled with biomass immobilized on solid supports as well as dispersions of biosorbents assisted by the dispersed solid phase (D-μ-SPE) microextraction technique. The development of these microextraction techniques will be essential for obtaining analytical methods of high sensitivity, and improved detection limits by coupling to atomic spectrometry techniques (ex. AAS, AFS, ICP-OES and ICP-MS) for elemental detection. Such techniques are implemented in flow analysis systems (FIA and SIA), which will be an important strategy to achieve highly sensitive analytical methods, but also automated and free from contamination. The biosorbents are presented as a very attractive alternative for Analytical Chemistry, because they are biodegradable and its reusability is highly feasible. In this way, the project will be highly efficient and within the framework of the "Green Chemistry" or environmentally sustainable analytical methods.
Keywords: Nanobiotechnology, Preconcentration, Metals

Integrantes

Escudero, Leticia Belen (Director)

Agostini, Elizabeth (Investigador)

Llaver, Mauricio (Becario - Tesista)

Wuilloud, Rodolfo (Codirector)

Canizo, Brenda Vanina (Becario - Tesista)

Avila Maniero, Mariangeles (Becario - Tesista)

Castro, Alexander (Becario - Tesista)

Ciencias Exactas y Naturales

¿El consumo de semillas por hormigas aumenta la vulnerabilidad de los pastos en ambientes pastoreados del desierto del Monte?

Can seed consumption by harvester ants increase the vulnerability of grasses in grazed areas of the Monte desert?

Código M045 Tipo: PROYECTO SeCTyP TIPO 1 BIENAL 2016 Convocatoria 2016

En las zonas áridas, los pastos son importantes como recurso productivo y por su papel en el ecosistema. Su cobertura y producción de semillas son muy sensibles tanto a las sequías como al pastoreo, ambos frecuentes en el desierto del Monte de Argentina. Como la mayor parte de estos pastos dependen de las semillas para reproducirse, entender el destino de estas semillas es crucial ante cualquier alternativa de manejo. En el área de estudio, las hormigas son los granívoros más importantes en primavera-verano. El objetivo de este proyecto es evaluar el efecto de la remoción de semillas por hormigas granívoras en algarrobales con distintos niveles de presión de pastoreo en el Monte central. Se estudiará (1) la dieta, (2) los niveles de actividad de forrajeo, (3) las estrategias de forrajeo y (4) la selección de micrositios de forrajeo de la hormiga Pogonomyrmex mendozanus en algarrobales con alto y bajo nivel de pastoreo en la Reserva Bosque Telteca, Lavalle, Mendoza. Adicionalmente, (5) se determinará si la remoción de semillas por estas hormigas modifica la composición de especies, distribución y abundancia de semillas en el banco del suelo en las cercanías de los nidos. Estos estudios permitirán evaluar si el efecto conjunto del pastoreo y la remoción de semillas por hormigas aumentan la vulnerabilidad de los pastos en ambientes que históricamente han estado sujetos a presiones de pastoreo.
Palabra claves: Pastoreo, Banco de semillas, Hormigas
In arid regions, grasses are important as a productive resource as well as for their role in the ecosystem. Their cover and seed production are very sensitive not only to droughts but also to grazing, which are both frequent in the Monte desert in Argentina. As most part of these grasses depends on seeds for reproduction, it is crucial to understand the fate of these seeds in order to apply any management alternative. In the study area, ants are the most important granivores during spring-summer. The objective of this project is to evaluate the effect of seed consumption by harvester ants in Prosopis woodland subjected to contrasting grazing conditions in the central Monte desert. We will study (1) the diet, (2) foraging activity levels, (3) foraging strategies and (4) foraging patch selection for the harvester ant Pogonomyrmex mendozanus in open woodlands of Prosopis flexuosa subjected to high and low grazing pressure in the Telteca Natural Reserve, Lavalle, Mendoza. Additionally, (5) we will determine whether seed removal by harvester ants modify the species composition, distribution and abundance of seed in the soil bank near the colonies. These studies contribute to assess if the join effect of grazing and seed removal by harvester ants increase the vulnerability of grasses in environments that historically has been subjected to intense grazing pressure.
Keywords: Grazing, Soil seed bank, Ants

Integrantes

Pol, Rodrigo (Director)

Camín, Sergio Ramón (Investigador)

Marone, Luis (Codirector)

Dominguez Lopez, Moises Elias (Becario)

Ciencias Exactas y Naturales