Registro:
Documento: | Tesis de Grado |
Título: | Evaluación de la cinética de formación de cápsulas de alginato de calcio in situ, mediante el desarrollo de una metodología de video-microscopía de transmisión |
Título alternativo: | In situ evaluation of the formation kinetics of calcium alginate beads, through the development of a new transmission video-microscopy methodology |
Autor: | Posbeyikian, Andrés |
Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
Filiación: | Universidad de Buenos Aires - CONICET. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada (IBBEA)
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Publicación en la web: | 2023-03-27 |
Fecha de defensa: | 2021-12-22 |
Fecha en portada: | 1 de diciembre 2021 |
Grado Obtenido: | Grado |
Título Obtenido: | Licenciado en Ciencias Biológicas |
Director: | Amodeo, Gabriela |
Director Asistente: | Perullini, Ana Mercedes |
Idioma: | Español |
Formato: | PDF |
Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nBIO001628_Posbeyikian |
PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/seminario/seminario_nBIO001628_Posbeyikian.pdf |
Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/seminario/document/seminario_nBIO001628_Posbeyikian |
Ubicación: | Dep.BIO 001628 |
Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Posbeyikian, Andrés. (2021). Evaluación de la cinética de formación de cápsulas de alginato de calcio in situ, mediante el desarrollo de una metodología de video-microscopía de transmisión. (Tesis de Grado. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nBIO001628_Posbeyikian |
Resumen:
La agronomía se encuentra hoy ante un desafío tanto estimulante como ineludible: adoptar prácticas más sustentables, sin perjuicio de sus rendimientos. El desarrollo de tecnologías de encapsulamiento a base de alginato de calcio (Alg-Ca(II)) está permitiendo llevar a cabo esquemas de fertilización de cultivos más eficientes y controlados. El alginato es un polisacárido biodegradable que tiene la capacidad de formar hidrogeles en presencia de cationes di- o tri-valentes, y la facilidad de su uso ha contribuido a su aplicación en diversos desarrollos biotecnológicos, principalmente para inmovilizar bio-entidades. Durante su síntesis por gelación ionotrópica, acontecen dos procesos simultáneos: la sinéresis (expulsión de agua) y el movimiento de un frente de gelación desde el medio entrecruzante hacia el centro de la microesfera. El desarrollo de metodologías de caracterización de estos sistemas permite correlacionar las variables de síntesis con las propiedades de las encapsulaciones obtenidas, a fin de lograr un diseño racional de estos dispositivos. Este trabajo propone dos metodologías con dos tinciones diferentes (caolín y azul de metileno) para estudiar estas dinámicas mediante video-microscopía óptica. Las imágenes obtenidas durante el proceso de síntesis de las cápsulas fueron analizadas de manera automática utilizando macros ejecutados en el software de análisis de imágenes de distribución gratuita Fiji y librerías de análisis de señales en Python, bajo la hipótesis de que la estandarización del procesamiento de las imágenes presentaría resultados en tiempos más acotados y con menor variabilidad que métodos similares manuales. Se realizaron ajustes matemáticos sencillos para los datos de cambio de volumen y de movimiento del frente de gelación a lo largo del tiempo, extraídos de imágenes de la síntesis de Alg en concentración 2,0% y 3,0%, en un medio entrecruzante CaCl2 0,1 M. Estos ajustes permitieron hallar parámetros que caracterizan las cinéticas estudiadas, y confirman las hipótesis planteadas, ya que se logró desarrollar herramientas que reducen el tiempo de análisis hasta en un 300%, y llegan a reducir el ruido de las determinaciones hasta en un orden de magnitud. Las herramientas aquí desarrolladas podrían ser de utilidad para la amplia comunidad de científicos y fabricantes que requieren métodos fáciles y rápidos de análisis de sus formulaciones, y también para abrir un marco que permita desentrañar las características cinéticas de los procesos involucrados en la síntesis de microesferas de Alg.
Abstract:
Agronomic practices are currently facing both a stimulating and unavoidable challenge: adopting more sustainable practices, without the detriment of their yields. The development of encapsulation technologies based on calcium alginate (Alg-Ca (II)) is allowing to carry out more efficient and controlled crop fertilization schemes. Alginate is a biodegradable polysaccharide that can form hydrogels in the presence of di- or tri-valent cations, and its ease of use has contributed to its application in various biotechnological developments, mainly to immobilize bio-entities. During its synthesis by ionotropic gelation, two simultaneous processes take place: syneresis (water expulsion) and the movement of a gelation front from the cross-linking medium towards the center of the microsphere. This work proposes two methodologies with two different dyes (kaolinite and methylene blue) to study these dynamics by means of optical video-microscopy. The images obtained during the capsule synthesis process were automatically analyzed using macros run in the freely distributed image analysis software Fiji and signal analysis libraries in Python, under the hypothesis that the standardization of the image processing would present results in shorter times, and with less variability than similar manual methods. Simple mathematical fits were applied to the volume change and movement of the gelation front data, measured against time, extracted from images of the Alg synthesis at 2.0% and 3.0% concentrations, dripped in a CaCl2 0.1 M crosslinking medium. These fits made it possible to find parameters that characterize the studied kinetics, and confirm the hypotheses raised, since it was possible to develop analysis tools that reduce the analysis time by up to 300% and reduce the noise of the determinations down to one order of magnitude. The tools developed here could be useful for the wide community of scientists and manufacturers who require easy and fast methods of analysis of their formulations, and to open a framework that allows the unraveling of the kinetics involved in the synthesis of alginate microspheres.
Citación:
---------- APA ----------
Posbeyikian, Andrés. (2021). Evaluación de la cinética de formación de cápsulas de alginato de calcio in situ, mediante el desarrollo de una metodología de video-microscopía de transmisión. (Tesis de Grado. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nBIO001628_Posbeyikian
---------- CHICAGO ----------
Posbeyikian, Andrés. "Evaluación de la cinética de formación de cápsulas de alginato de calcio in situ, mediante el desarrollo de una metodología de video-microscopía de transmisión". Tesis de Grado, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2021.https://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nBIO001628_Posbeyikian
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