https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/250/13235/CIENCIA_UANL._2003._No._4._Octubre-Diciembre._0002015453.ocr.pdf 322d7485f903ce35c1c8a6cd9a75175a PDF Text Text �CONTENIDO Editorial El premio de investigación Mario César Salinas Carmona / 441 CIENCIAUANL Entrevista al doctor Manuel García Méndez Esperanza Armendáriz / 453 Uso de las fibras naturales de lechuguilla como refuerzo en el concreto César A. Juárez A., Patricia Rodríguez L., Raymundo Rivera V., Ma. de los Ángeles Rechy / 485 Premios de investigación UANL 2002 Entrevista al doctor César A. Juárez A/varado y a la doctora Patricia Rodríguez L Edmundo Derbez García / 449 Entrevista a las doctoras Arace/y Hernández R. y Leticia M. Torres Martínez Edmundo Derbez García / 457 Caracterización estructural y química de siliciuros de Co-Ni preparados por ablación de láser pulsado: un estudio experimental y teórico Manuel García M. / ffl Desarrollo y evaluación de formulados de B. thuringiensis contra Oiatraea saccharalis Erick de Luna S., Hiram Medrano R., Luis J. Galán W., Katiushka Arévalo N., Lilia H. Morales R./ 414 l;ENQ,t, 1.J.41,/L / VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 m �EDITORIAL El premio de investigación Elaboración de un bioinsecticida contra el gusano barrenador de la caña de azúcar Entrevista al maestro Erick de Jesús de Luna Santillana Nuestra portada Esperanza Armendáriz / 518 Ninfa M. Rosas G., Katiushka Arévalo N., Benito Pereyra A., Hiram Medrano R., Luis J. Galán W., Juan F. Pérez D., Lilia H. Morales Ramos/ 491 Efecto de la preinmunización sobre !a eficacia terapéutica y toxicidad de la terapia génica antitumoral Andrés Hernández G., María T. Vlachaki, Michael lttmann, Hugo A. Barrera S., Estuardo Aguilar C. / 491 Materiales cerámicos y luz solar: método novedoso en tecnologías de tratamiento de aguas residuales Aracely Hernández R., Leticia M. Torres M. / 508 Premios de investigación UANL 2002 Entrevista a la doctora Ulia Hortensia Morales Ramos Esperanza l Armendáriz / 522 1 Entrevista al doctor Hugo A. Barrera Saldaña Torre de Rectoría con la representación artística alusiva a los Premios de Investigación UANL en las áreas de ciencias de la Tierra y agropecuaria, ciencias de la salud, ingeniería y tecnología, ciencias naturales y ciencias exactas, que otorga anualmente la Universidad Autónoma de Nuevo Leóo. Diseño realizado por Francisco Ba· rragán Codina. Edmundo Derbez García / 525 Entrevista a la doctora Ninfa María Rosas García Esperanza Armendáriz / 515 CIENCIA UIANL / VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE La fortaleza de nuestra universidad no son los edificios, ni las estructuras que los sostienen, tampoco sus activos o sus finanzas, ni siquiera los bellos espacios culturales que tanto admirarnos; por el contrario, su fuerza proviene de los seres humanos que en ella trabajan y que con su quehacer diario dan vida y prestigio a la institución. En este número de la revista felicitamos a los ganadores del Premio de Investigación de la Universidad Autónoma de Nuevo León 2002, pcrque representan una de las fortalezas de la UANL. Reconocer a los investigadores, cuyos trabajos fueron seleccionados para recibir el Premio de Investigación de la UANL, distingue a nuestra universidad y nos honra a todos los que en ella trabajamos. El Premio de Investigación UANL fue creado, por acuerdo del Honorable Consejo Universitario del día 23 de marzo de 1981, para estimular la investigación científica y reconocer a los profesores-investigadores que se distinguen pcr la calidad de su trabajo. En la versión original del acuerdo se contemplaban seis áreas diferentes, a saber: ciencias exactas, ciencias naturales, ciencias de la salud, ciencias de la tierra y agropecuarias, ciencias de la ingeniería y la tecnología, además de las ciencias sociales. Posteriormente, en 1988, se incluyó una nueva categoría para los trabajos del área de las humanidades. Desde sus orígenes, el Premio de Investigación refleja el trabajo creativo de los integrantes de su cada vez creciente personal académico de alto desempeño. El proceso de selección de los trabajos ganadores se basa en la evaluación y calificación que realizan cuando menos nueve investigadores, expertos de reconocido prestigio. Estos profesores utilizan las normas del reglamento creado en la Dirección General de Investigación de la Universidad Autónoma de Nuevo León pcr recomendación de la Comisión Académica. El proceso involucra una evaluación local pcr tres o más investigadores que luego se continua con una revisión nacional en la que participan, al igual que el comité local, exclusivamente investigadores miembros del Sistema Nacional de Investigadores (SIN), pero que además no tienen compromiso de trabajo con la Universidad Autónoma de Nuevo León, y que radican fuera de nuestro estado. En cada una de las áreas del concurso, los cuatro o seis trabajos que tienen la calificación más alta, 2003 Cil:NOA UANL I VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 _ _ _ 447 1,J �El l'ttfMIO DE IIMSTIGAClÓN PREMIOS DE INVESTIGACIÓN UANL 2002 Entrevista al doctor César A. Juárez Alvarado y a la doctora Patricia Rodríguez lópez foMUNDO ÜERBEZ GARCÍA Ú!s campesinos sufren graves carencias de vivienda en la región &<llera del noreste del país, que comprende Coahuila, Zacatecas, Nuevo León, San Luis Potosí y Tamaulipas. El Dr. César A. Juárez plantea una alternativa a esta proble11UÍtica, a través del uso de las fibras naturales, en este caso la planta de lechuguilla, con la que se reducirán los costos de construcción, al emplearla como refuerzo en el concreto. Esto puede estimular la autoconstrucción de vivienda realizada por los mismos campesinos. Desde los mios sesenta, las investigaciones demuestran que las fibras naturales pueden ser usadas con éxito para fabricar materiales de construcción_ son luego evaluados por investigadores que viven fuera del país. Después de este largo procedimiento, la Comisión Académica _del Honorable Consejo Universitario se constituye en el jurado que revisa el proceso; las calificaciones y opiniones de los evaluadores, basados en esta información , seleccionan a los ganadores. El procedimiento, mencionado aquí, ha sufrido modificaciones para garantizar la transparencia y asegurar la calidad de los trabajos acreedores del Premio. Los trabajos ganadores de la versión número 22 del Premio de Investigación 2002, se publican en este número de la revista Ciencia UANL, y reflejan una de las fortalezas de la universidad. Incluir la publicación de los trabajos ganadores en este número, el último del año y no hasta el año siguiente como se hacía con anterioridad, nos muestra también el grado de madurez del _compli~a_do proceso editorial que ha alcanzado nuestra revista y la creciente produwo~ c1ent1f1ca de los profesores. El esfuerzo de todos los que hacen posible la publ1cac1on de es_ta revista es otra evidencia más del trabajo participativo que engrandece a la 1nst1tuc1on y constituye otra de sus fortalezas. iCómo surgió la idea de usar fibras naturales para reforzar el concreto7 Anteriormente en otras partes de la República, se hicieron intentos para aprovechar estos recursos naturales que se usan con fines textiles. Se vio que las fibras naturales son resistentes a la carga, según ensayos de tensión, yque podrían proporcionar propiedades favorables al concreto para su aplicación en la industria de la construcción. En Yucatán se ha trabajado con el henequén, el CYTED en Querétaro ha manejado la fibra del maguey, pero únicamente a manera de pruebas en probetas pequeli\J ◄ 48 CIENCIA UANL / VOL. Vl, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 CINCJA UANL / VOL. Vl, No. durabilidad de lo que es el compuesto, de lo que es el material constructivo. Wué tipo de fibras se usan comúnmente como refuerzo del concreto? ñas. Nosotros quisimos darle esta aplicación, porque tenemos la lechuguilla en abundancia en la región ixtlera que comprende Nuevo León, Tamaulipas, Coahuila, San Luis Potosí y Durango. Aquí en forma natural, sin necesidad de cultivarla, crece la lechuguilla, planta de la familia del agave que posee resistencias del orden de 400 a 500 megapascales (Mpa). Vimos que era posible usar esta fibra, porque junto con el concreto forma compuestos con propiedades físico-mecánicas adecuadas para la construcción. Hace tres años empezamos con especímenes para pruebas mecánicas y pruebas de En el concreto fibra-reforzado las más convencionales son las de acero, vidrio, plástico o sintética y polimétricas, así como las fibras naturales, todas tienen sus ventajas y desventajas, por ejemplo, el vidrio sufre deterioro por la alcalinidad de la matriz del concreto, el acero sufre la corrosión, los plásticos son poco elásticos. Se ha invertido bastante dinero en la investigación de estas fibras para darle aplicación industrial. En el ámbito mundial los países investigan sus propias fibras: en Brasil, las del coco; en Egipto, las de la palma, y en Asia, el bambú. Entonces, sobre todo los países que tenemos abundantes recursos naturales, debemos buscar aplicaciones para estas fibras, antes de pensar en importar tecnologías y exportar materias primas, esa es la diferencia con los países de primer mundo. Otra diferencia de los países en desarrollo es que nosotros, en México, necesitamos aprovechar al máximo los recursos de la investigación, ello implica hacer investigación con aplicación, no quiere decir que no sea importante la investigación básica, pero si hacemos la investigación aplicada podemos resol- 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 - - - - - ~_ _ _ 449 li\J �ENTREVISTA Al OOCTOlt ÜSAII A. ver problemas sociales. Nuestra idea es, primero, enfocarnos a los problemas inmediatos con nuestras aportaciones científicas, vía la tecnología. ¿cuál es el aspecto social de esta investigación? Por el lado social vemos que existe un problema importante, porque las personas que se dedican a la recolección de la fibra la venden como materia prima a las ixtleras a bajo costo, invierten mucho esfuerzo y reciben muy poco a cambio. Hace dos años que andábamos investigando los costos de la materia prima directamente desde el campesino, era de cuatro a seis pesos el kilo, y el rendimiento era alrededor de uno a dos kilos por ocho horas de trabajo. Es un trabajo arduo, porque implica ir al monte, recolectar la penca, maneiarla con cuidado porque tiene espinas y hacer el tallado. La principal idea que tuvimos los investigadores que trabajamos en este proyecto fue, por un lado, dar una alternativa para la construcción de vivienda rural en México, una alternativa de materiales a bajo costo, que los mismos habitantes de esas zonas se beneficien para que puedan autoconstruir su vivienda utilizando fibras naturales, fibras del agave de lechuguilla y, por otro lado, aprovechar este material como refuerzo de matrices de concreto. Advertimos que lilJ 450 JuAafz AJ.V>l>DO Y A 1A OOCTOltA PATRICIA ROllliGw L6PEz los recolectores de lechuguilla podrían fabricar materiales de construcción para su comercialización, al vender no sólo la fibra como materia prima, sino como un producto acabado al fabricar materiales como: láminas acanaladas, bloques de mampostería, placas, piezas precoladas para el firme, tanto para la autoconstrucción de sus viviendas, como para la comercialización de este tipo de materiales, los habitantes de esa zona podrían comercializarlo y obtener ingresos por esos medios. ¿Qué implica lograr esta conversión? Se requiere de un proyecto de capacitación. Los habitantes de esa zona están acostumbrados a la recolección. A través de la capacitación y de pláticas trataríamos de convencerlos de que esto les ayudaría a obtener recursos económicos más altos. Otra alternativa es interesar a la industria en la recolección de la fibra de lechuguilla, esto no significa quitarle el trabajo al recolector, sino que trabaje en ella. ¿Qué líneas de investigación abre este trabajo 1 Todavía nos preocupa el aspecto de la durabilidad y la absorción de agua donde se encontraron algunas deficiencias que pueden ser resultado de la reacción entre la alcalinidad de la pasta de cemento y las fibras, si no se protege la fibra se puede deteriorar por el medio alcalino propio del concreto, entonces todavía estamos trabajando para tratar de aumentfü la durabilidad del compuesto reduciendo su deterioro. Sin embargo, el primer esfuerzo que hicimos es convencernos a nosotros mismos de que la fibra puede ser utilizada y puede dar como resultado un material de construcción adecuado. Seguimos con estudios de durabilidad, estamos sometiendo las probetas a pruebas climáticas y de durabilidad acelerada para tener un resultado más rápido, después vendrá el prototipo de vivienda, se verán sus propiedades y comportamiento como un todo, como un sistema constructivo. Pllrlcll lldl'IIIIZ: Necesitamos seguir trabajando en la misma línea de investigación, para que finalmente se den más frutos y que estos resultados lleguen a las familias más necesitadas del país, porque la idea es construir casas económicas, y que la calidad de vida de las personas que viven en casas de palos y cartón sea mejor ¿con qué apoyos ha contado el proyecto? César JúrtZ: Este proyecto ha tenido apoyos del CONACYT, en el 2000 CIENCIA UANL /VOL. VI. No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 200I por dos años, y los apoyos internos de la Universidad Autónoma de Nuevo León, a través del Programa de Apoyo a la Investigación en Ciencia y Tecnología (Paicyt) en 2000 y 2001. Pero necesitamos apoyos con fondos para desarrollar y llevar al campo esta tecnología, esto implica la compra de materiales, adquirir equipos de medición que se usan en otras partes del mundo. La idea es proseguir con la investigación y tratar de obtener los recursos, interesar a la industria de que esta propuesta puede ser una solución aceptable al problema de la vivienda rural, precisamente en la región ixtlera del noreste del país. Mecánica Y Eléctrica, es la encargad? de la propuesta original, ella tenia los vínculos con la gente de Yucatán, Y vimos hasta dónde habían llegado en los procesos de las fibras naturales. La idea originalmente surge a través de una invitación que me hacen del CYTED, un organismo que pertenece al CONACYT, en donde se plantea aportar ideas nuevas con nuevos materiales, entonces a partir de la Universidad Autónoma de Querétaro con el Dr. Manzano, se crea esta ide~ de que cada dependencia de los diferentes estados de la República, que lo considere con interés desarrolle este tipo de investigación, así surgió este. proyec_to en la Facultad de lngeniena Mecanica de la UANL iHay muchos tiabajos de este campo en el país? Céslr Jlinz: Los esfuerzos que se han hecho son de dos o tres años a la fecha, hay pocas investigaciones enfocadas al uso de las fibras naturales como refuerzo del concreto, son escasos los trabajos, ¿por qué?, porque se requiere convencer a los organismos públicos que debe haber apoyos para la investigación. ¿5e trata de una investigación multidisciplinaria? Es el trabajo de mi tesis para obtener el grado de doctor en ingeniería de materiales, yo llevé la investigación del compuesto como tal con las aportaciones de tres investigadores. Es un proyecto entre tres facultades: el lng. Raymundo Rivera Villarreal de la Facultad de Ingeniería Civil' especialista en ingeniería de concre'. to, fue el asesor en la cuestión de las mezclas; la doctora María de los Ángeles Rechy de Von Roth, de la Facultad de Ciencias Forestales, es pionera en la utilización de los recursos n~turales, Yla Dra. Patricia Rodríguez Lopez, de la Facultad de Ingeniería C&loAUANL/VOl VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 - - - 45111 �ENTREV1STA Al DOCTOR A· JUÁREZ A,vw,vo y PATRICIA ROOlÍGlJEZ Looz e'°'" - PREMIOS DE INVESTIGACIÓN UANL 2002 Entrevista al doctor Manuel García Méndez ESPERANZA ARMENDÁRIZ • ¿y el premio qué significa? Bueno, es un logro para todos los participantes, es una satisfacción Y un paso muy importante en conseguir los apoyos para este tipo de proyectos que puede beneficiar a las personas que más lo necesitan, yo creo que con estos premios, con e~tos reconocimientos tenemos mas posibilidad de plantear nuevos proyectos en continuación de esta m1,5ma línea, con esta misma d1recc1on y poder obtener los recursos necesarios para llevarlos directamente a esas áreas donde se requiere. Personalmente es un logro muy importante y es un trabajo de equipo_ d_e los doctores que estuvieron part1c1pando y es un logro para los cuatro investigadores y para las facultades que (1 452 participaron. IISIIIIII ClrrlCllllr 1968.Nace en Cd. Lerdo, Durango. l99t Se titula como Ingeniero Civil en la Facultad de Ingeniería Civil, UANL. 1992. Ingeniero de proyectos estructurales en el Departamento de Estructuras del Instituto de Ingeniería Civil, UANL. 1993. Inicia actividades docentes como Maestro por horas de la Facultad de Ingeniería Civil, UANL. 1998. Obtiene el grado de Maestro en Ciencias con Especialidad en Ingeniería Estructural en la Facultad de Ingeniería Civil, UANL. 1998. Asesor para la Industria de la Construcción en Nuevo León en proyectos de ingeniería estructural. 200t Realiza una estancia de investigación en la Universidad de Neubrandenburg, Alemania. 2002. Obtiene el grado de Doctor en Ingeniería de Material~s _en la F~cultad de Ingeniería Mecarnca y Electnca, UANL. 2002. Es nombrado Profesor de Tiempo Completo de la Facultad de Ingeniería Civil, UANL. 2002. Recibe la medalla "Diario de México" y la distinción pública como "El mejor estudiante de México" por los estudios del doctorado, otorgados por el ATENALCYT. . 2003. Recibe el Premio de Investigación 2002, de la UANL. CIENCIA UANL ·' VOl VI, No. 4• OCTUBRE-DICIEMBRE Al llegar al edificw de Posgrado de la Facultad de Físico-Matemáticas para entrevistar al Dr. Manuel García Méndez, Premio de Investigación UANL 2002, fae grato observar que apenas cuenta con 31 años de edad y ya es miembro del Sistema Nacional de Investigadores, nivel candidato. Su trabajo "Caracterización estrnctural y química de Siliciuros de Ce-Ni preparados por ablación de láser pulsado: estudio experimental y teórico", que contó con apoyo del CONACYT y Paicyt-UANLMéxico, lo llevó a obtener el reconocimumto más importante que se otorga en la Universidad Autónoma de Nuevo León, en el área de cimcias exactas. García Méndez, quim ingresó a la Facultad de Físico-Matemáticas porque le "interesaba saber, un poco más a fondo, cómo funcionan las cosas y el por qué de un fenómeno", terminó la licenciatura en fisica en 1993. Gracias a la uportuna promoción que hizo el Dr. Ricardo Villagómez de los centros de investigación en Ensenada, se fae al Instituto de Física de la UNAM -hoy Centro de Ciencias de la Materia Condensada- para estudiar la especialidad de física de materia/es. Confiesa el Dr. Manuel García que al principio no sabía de qué se trataba la especialidad, "pero me parecía atractivo el poder estudiar ~ UANl / VOL VI cálculos, lo revisó en las instalaciones de la Facultad de Físico-Matemáticas, ya como investigador. ¿cómo decide estudiar en la Facultad de Físico Matemáticas, suena intimidante la idea, no? materiales y meter mano a equipos experimenta/es"; al termrnar la maestria siguió con el doctorado de ciencias en fisica de materiales, en el mismo Centro. Cuando concluyó el doctorado, en febrero de 2000, realizó una estancia posdoctoral en la University Manchester Institute of Science and Technology (UMIST), en Inglaterra. Posteriormente inicia el estudio que hoy lo coloca como Premio de Investigación UANL 2003, aunque la mayor parte del trabajo, el análisis de resultado y nuevos "°· 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 Es un problema que tienen los muchachos, sobre todo por la presión social que sufren. Por desconocimiento se les sugieren las carreras "más prácticas"; bueno, pues ese término puede irse eliminando. Esta es de las preguntas que no puedo contestar, no tengo una respuesta exacta. Creo que me interesaba saber, un poco más a fondo, cómo funcionan las cosas y el porqué de un fenómeno. Se requiere cierto interés por dedicarte a tu carrera, porque cuando comenzamos es complicado adaptarte al ritmo de trabajo, pero cuando te acostumbras no puedes pensar en otra forma de trabajar. Estudiar en Físico-Matemáticas no significa que uno trunque su vida personal. En su estancia en Ensenada, ¿cuáles eran las expectativas o su plan de trabajo? A mí siempre me interesaron los materiales que tuvieran propiedades electrónicas, es decir, materiales que se pudieran aplicar en circuitos electrónicos; no estoy en la parte de fa453 (1 �ENTREVISTA AL DOCTOR MANUEL GARcl-\ MéNDEl bricar el circuito (su aplicación), sino en la de caracterizar el material y determinar sus propiedades, ambas cosas son igual de interesantes, pero este campo de especialización es demasiado amplio y hay que definirse, esto es un trabajo interdisciplinario. ¿Todo su ejercicio profesional lo ha desarrollado en la Facultad de Físico-Matemáticas? Lo desarrollo aquí, empezando por la docencia. Aquí comencé mi labor como académico. Desde agosto de 2001 me integré como parte del personal académico. Hago docencia e investigación, podemos decir que el tiempo está repartido un poco más hacia la investigación. ¿cuál es el origen de este estudio que hoy lo coloca como Premio de Investigación UANL 2003? Estos materiales -silicio, cobalto y níquel- todavía son objeto de estudio por parte de muchos grupos en el mundo. Se busca un material estable, que sea un buen conductor de electricidad o bien, que posea propiedades semiconductoras, para aplicaciones en microelectrónica. Actualmente, la tendencia es hacer todo más pequeño, queremos más transistores por milímetros cuadrados; entonces, esto nos obliga a fabricar ESPERANZA ARMENDÁRIZ las piezas cada vez más pequeñas, estamos hablando a nivel de capas atómicas. Necesitamos estudiar la materia a nivel de átomos y moléculas. La analogía podría ser: cuando una persona está enferma, los médicos la someten a análisis, rayos X, resonancia magnética, obtienen los resultados y en base a ello hacen un diagnóstico, así trabajamos nosotros, pero con materiales. Mi asesor de maestría y doctorado fue el Dr. Mario Humberto Farías. ¿oiversos grupos están trabajando sobre esta misma investigación? Traba jan con compuestos de combinaciones de silicio, material base para toda la electrónica actual, pero siempre se buscan otras alternativas. ¿Qué países son líderes en investigación de este tipo? Podemos hablar tanto de países, pero también de compañías, que ya es un binomio básico. A nivel país hablamos de Europa Occidental, el liderazgo obviamente lo pueden tener en muchas áreas los Estados Unidos, pero también hay competencia con Europa Occidental. Estudios en los que están involucrados tanto gobierno como empresas privadas. ffn México cómo está el desarrollo de esta ciencia? lllJ454 CIENCIA UANL / VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE ~ En México, en la parte básica de investigación ya tenemos laboratorios muy buenos que en la parte científica compiten muy bien con otros laboratorios. El problema con que nos topamos es que todavía no hay suficiente cantidad de capital humano dedicado aeste tipo de investigación. Yse complica la vinculación entre lo que se estudia y sus aplicaciones. El vínculo empresa-universidad, que se ha puesto de moda, es la siguiente etapa, no es tan mala la situación. Hace 20 años toda la investigación se hacía en el Distrito Federal, ahora ya hay muchos centros de investigación en áreas específicas --0ptica, electrónica, materiales e investigación básica anivel teoría-. La siguiente etapa es esa vinculación. ¿cuál debiera ser la postura de los investigadores para que se agilizara ese vínculo? Ya uno lo ve hasta en las páginas electrónicas del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología; por los menos ya empieza a haber legislaciones, incluso se habla de estímulos fiscales para empresas que apoyen la investigación tecnológica, pero muchas cosas se están aprendiendo sobre la marcha, entonces debe ser perfectible. Primero hubo un grupo de gente que se preocupó porque hubiera centros de investigación de excelencia en México, estas personas ya cum- plieron con esa gran labor que va hacia adelante. Creo que a los que vamos llegando nos toca continuar con esa labor. iCuál es su compromiso con la ciencia, más allá de su desarrollo en la investigación? Mi compromiso con la ciencia es seguir trabajando en esta línea y, sobre todo, motivar a la gente a que se dedique a esto. Primero hacer entender que la ciencia es algo inherente a nosotros, a todos los seres humanos. Simplemente tenemos la capacidad de razonar, uno siempre se ¿y en esta etapa cómo se contempla esta área de la ciencia? Tocavía es incipiente, aunque ya se están dando unos pasos. Muchos científicos lamentan el miedo que tienen las empresas a formalizar ese vínculo con los investigadores, ¿será un poco eso? la culpa puede ser compartida, de que cada uno está en su "burbuja". Las personas del sector productivo ven que los científicos y centros de investigación son como "elefantes blancos", pero la culpa pocría ser de ambas partes. Ci!NCJA UANL /VOL.VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 45511lJ �ENTREVISTA Al DOCTOR MANUEL GARCÍA MÉNDEZ PREMIOS DE INVESTIGACIÓN UANL 2002 Entrevista a las doctoras Aracely Hernández R. y Leticia M. Torres Martínez foMUNDO ÜERBEZ GARCÍA pregunta el porqué de las cosas y de buscar un orden, eso es una relación con la ciencia. Todos tenemos la mente privilegiada, genios hay muy poquitos, todo se logra trabajando. ,, .., 1 Usted como docente, ¿cómo promueve ese interés hacia la investigación1 Mi interés principal es que en las clases que imparto sepan que no sólo somos maestros que damos la clase basados en un texto, sino que tenemos experiencia, trabajando en la investigación. Cómo se hace la investigación que involucra convivir con mucha gente, es un trabajo interdisciplinario, ya ahora no podemos decir yo soy químico, yo soy físico, yo soy biólogo. Sin embargo, la gente tiene un estereotipo del científico ... En los congresos participan tanto científicos, como gente del sector privado o empresas proveedoras de equipo, y esto se vuelve un trabajo multidisciplinario en el que uno tiene incluso que socializar con personas de distinta formación profesional. En este negocio de la investigación, entre más sociable sea uno, más ventajas obtiene para el desarrollo de su trabajo. La idea del in- li!J 456 vestigador que trabaja en el sótano de su casa, en un laboratorio casero es por completo una caricatura, esto no funciona así. La ciencia cada vez requiere más sofisticación, es difícil que alguien trabaje en un laboratorio casero y esté alejado del mundo. Ahora que mencionó la frase "en este negocio de la investigación", ¿cree usted que la investigación es en realidad un negocio 1 Ya no podemos quedarnos con la idea de que vamos a hacer investigación por la investigación misma, se tiene que cambiar un poco la concepción. Comprar un equipo, por ejemplo, necesita de un proyecto y adquirir accesorios para realizar el trabajo, equipo de cómputo, contratar personal y fondos. Esto lo logramos con proyectos, ofreciendo asesorías, y lo que se persigue es que las empresas patrocinen nuestro trabajo y los beneficios sean mutuos. Indudablemente la investigación en cierto sentido se está volviendo un negocio porque, por ejemplo, la investigación de frontera requiere más equipo y personal, porque además persigue fines muy específicos, considerando el advenimiento de la biotecnología y la genética. Tenemos que involucrar la palabra negocios con ciencias. Recibir este premio, ¿qué significa para usted? Nuestra misión es hacer investigación. Estaba haciendo mi trabajo, publicándolo, pero es satisfactorio cuando se reconoce lo que uno hace, es un incentivo para seguir trabajando y motivar a la gente más joven. Siento que he recibido mucho aquí en la Facultad, me han dado la libertad de hacer mi trabajo. Participar en este certamen fue como una manera de retribuir a la UANL. Más mo tívación no necesitaba, más que la libertad de hacer mí trabajo; ya por añadidura, vino este premio . Resumen curricular 1993. Licenciatura en física en la Facultad de Físico- Matemáticas 1993-1996. Maestría en ciencias, con especialidad en física de materiales, en el Instituto de Física de la UNAM, hoy Centro de Ciencias de la Materia Condensada. 1996-2000. Doctorado en ciencias en física de materiales 2001. Estancia posdoctoral en Inglaterra en la University Manchester lnstitute of Science and Technology (UMIST). 2003. Actualmente imparte la materia de estado sólido, en el octavo semestre de la licenciatura en física, en ~ Facultad de Físico-Matemáticas. CIENCIA VAN-Y_ VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE i9 Li1s investigadoras Leticia Torres y Aracely Hemández ofrecen un método de fotocatálisis con ventajas superiores frente a otras metodologías para la degradación de compuestos orgánicos tóxicos de aguas residuales, usando luz visible y/o ultravioleta y un material cerámico semiconductor como catalizador, que es el compuesto específicamente de titatanio de bario y litio. Su trabajo, como lo explican en esta entrevista, posee todavía muchos alcances en este campo del medio ambiente, por su potencial ele descontaminar también aire y suelo. ¿cuál es el antecedente de este proyecto1 llllcll TlfflS: Estaba yo recordando el premio de 1992, seguramente fue un artículo que se publicó en 1991, Ypara haberlo publicado en el 1991 fue porque se trataba de un diagrama de fases, de seguro es del 89 ó 90, entonces ese diagrama de fases se inició buscando nuevos compuestos dentro de ese sistema, así fue como se estudió una serie de semiconductores. Encontramos cinco familias de soluciones sólidas nuevas de compuestos particulares que actúan como semiconductores, y surgieron varios artículos a medida que continuaban las investigaciones. Posteriormente, se resolvieron algunas de las estructuras cristalinas para poder entender un poquito más el mecanismo de la formación de las soluciones sólidas de esos compuestos multigeométricos, que tenían tan novedosas propiedades como las de la conducción eléctrica iónica y electrónica, y así se generaron otros artículos, y en el 94 se obtuvo un premio sobre ese mismo sistema, porque ya habían resuelto otras estructuras cristalinas. Con el paso del tiempo, cuando impartí unas conferencias en otras universidades, alguien comentó que si esos compuestos tenían la presencia de óxido de titanio por qué no los probábamos en otro tipo de reacciones. Esos materiales podrían funcionar bien en reacciones catalíticas o fotocatalíticas, evidentemente mi perfil está enfocado básicamente a la síntesis de nuevos materiales y a la búsqueda de nuevos materiales con mejores o diferentes propiedades, o el diseño de un material particular para algo en particular. Colaboraba con la Universidad de San Luis Potosí, y en una ocasión les envié algunos compuestos de holandita, hablamos del primer Premio de 1992, y midieron algunas propiedades fotocatalíticas en la reacción de degradación, del fenol y 2,4-bicloro fenol, y se comparaba con el mejor material que hasta ahora se ha tenido mundialmente: el óxido de titanio, evidentemente porque lo preparamos en estado sólido la eficiencia y la conversión en esas reacciones, ¿qué quiere decir esto1 Que no hubo buena reacción comparado con el óxido de titanio, entonces en ese artículo, publicado en Catálisis Today en 1998, un artículo bonito desde el punta de vista novedoso, desde el punto de vista original, pero no tenía resultados contundentes para decir que era mejor ese material que el óxido de titanio. Propusimos y fincamos una hipótesis: podía mejorarse esa eficiencia o esa conversión de la reacción, para descontaminar o quitar los compuestos que son tóxicos en las aguas residuales, si lo preparábamos a través de otro método que mejorara el área superficial de ese material, que la forma física de ese compuesto que estábamos proponiendo, la holandita, se hiciera de CINaA UANL / VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 4571l!J �ENTREVlSTA A LAS DOCTORAS /w.cELY HERNÁNDEZ R. y lfnCJA M. TORRES MARrfNEZ - - ~ - - - - ~ ~ _ _ :E::::DM :::U:!:!!NDO DERBEZ GARCÍA ,, ,, otra manera para poder aumentar el área superficial y poder tener mejores conversiones. Se lanzó como propuesta en el artículo a escala científica, posteriormente la doctora Aracely Hernández rne planteaba los intereses científicos en particular, por su perfil y por sus propias tendencias: deseaba ser experta en otro método alterno de preparación de nuevos compuestos a los que nosotros no estábamos acostumbrados, caía como anillo al dedo para las necesidades del grupo, en el aspecto científico. Entonces ella dijo: es que yo quiero desarrollar el método de sol-gel, método de química suave, para poder probar luego las propiedades catalíticas y fotocatalíticas en reacciones de oxidación, en reacciones de reducción, lil)458 _ _ _ __ en reacciones en las que se pueda descomponer el agua para producir hidrógeno, y que esto sea como una fuente alterna de energía, porque estos materiales, utilizan la luz solar, ahora lo estamos haciendo a nivel laboratorio, usando una radiación con la longitud de onda del visible y del ultravioleta, que son los que tenemos de los rayos del sol, para luego llevarlo a cabo. Ésa es una de nuestra metas, que con sol y con material cerámico que no se descompone, y que lo puedo recuperar y no es tóxico. Puedo hacer un montón de reacciones baratas porque necesitamos la radiación nada más, entonces se puedan descontaminar aguas residuales, lodos, suelos, aire y poner la molécula de agua para producir hidrógeno y oxígeno. Entonces, esa fue la hipótesis cuando llegó la doctora Aracely Hernández curando este tipo de especialización, y encontramos que a raíz de estas investigaciones había un compuesto con estructura similar, igual al inicial lanzado por los japoneses, el tilanatio de sodio, encontramos que estructuralmente son iguales a uno de estos compuestos, que no era la holandita. A la maestra le interesó trabajar esto, pero por cuestión de infraestructura no podíamos, en esos momentos, montar un equipo para hacer el reactor de descomposición de agua para producir hidrógeno. Ella se puso a trabajar en el método sol-gel. AncelV Nernálllll: Una buena parte del trabajo que sometimos al Premio es la aplicación del compuesto, específicamente el titanatio de bario y litio, este compuesto es del sistema que la Dra. Leticia Torres ya había estudiado desde 1990, y pensamos que el método de obtención podría cambiar mucho las propiedades, en un momento dado uno puede tenei el mismo compuesto preparado de diferentes maneras y, aunque sea estructuralmente el mismo, las propiedades físicas son diferentes, entonces las propiedades texturales nos cambian mucho, depende el método que sea, entonces el método sol· gel es un método que te permite en un momento dado tener el mismo compuesto en condiciones suaves de reacción, es decir, a temperaturas bajas, por ejemplo, este compuesto, por el otro método tradicional, que es el de estado sólido, se obtenía a mil 100 grados centígrados y si lo dejabas más de 10 horas, 14 o hasta 24 horas, hasta entonces se obtenía la estructura. Por sol-gel la obtu· vimos en seis horas y a 800 grados máximo de temperatura, fue un tiempo muy corto y a temperaturas relativamente bajas se obtuvo el mismo compuesto que por estado sólido, entonces el método sol-gel nos per· mite preparar el compuesto con propiedades estructurales muy diferen- CIENCIA UANL /VOL VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 4 tes, en tiempo muy corto y a temperaturas muy bajas. Entonces lo sometimos a pruebas para degradar compuestos tóxicos como la 2, 4-dinitroanilina, el fenal inclusive, que son compuestos aromáticos muy difíciles de descomponer. iEn dónde se emplean? lncllr hnlíndll: La industria textil, de pinturas, inclusive farmacéuticas, utilizan anilinas y fenoles que descargan en las aguas, entonces son compuestos tóxicos muy difíciles de destruir, si la industria que los genera tiene, por ejemplo, filtros de carbón para tratar de retenerlos en un momento dado es un proble~a; luego, qué haces con ese filtro allí está~ los tóxicos, no los destruy~, nada mas los pasas de un lugar a otro. La fotocatálisis, el método que siempre se utiliza con estos materiales consiste en usar el compuesto co~o catalizador, se dispersa en la solución que va a descontaminar y usa radiación que es una parte visible y la otra es la parte ultravioleta. Entonces el catalizador se activa con la luz solar Yempiezan a darse procesos de oxidación Y reducción de lo que está presente. _En principio el polvito, por decirlo asI, absorbe al contaminante Yen él se llevan a cabo las reacciones de oxidación y reducción y lo descompone hasta formar CO y agua, que eso es más importante ~ue simplemente cambiar al contaminante de un lugar a otro. Hay otros procesos, como las microbiológicas, que también usan para descontaminar pero necesitan mucho tiempo para' descomponer compuestos aromáticos metanol o anilinas, en cambio este método es mucho más rápido, el catalizador no es tóxico, se puede recuperar y usar muchas veces, y si se llega a usar a escala industrial requeriría nada más de radiación solar, entonces bajaría los costos por este método. iAdemás de descontaminar aguas residuales, puede descontaminar suelos y aire? CINCJA UANL / VOL VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 AracelV hnláldll: Los óxidos de nitrógeno, los compuestos orgánicos volátiles y los bióxidos de nitrógeno, que en general les llaman NOX, son contaminantes que están en el aire y que se pueden también descomponer usando la fotocatálisis que son los materiales cerámicos; aquí el material cerámico que se necesite montar para fotocatálisis debe tener propiedades semiconductores, eso es esencial. lfs un método alterno? AncelllrTilllll: Sí, inclusive para las industrias que generan estos residuos para que en el mismo lugar 459 lilJ �ENTREVISTA A lAS DOCTORAS Am:.ELY HERNÁNDEZ R. Y LEnctA M. TORRES MARriNEZ ---- bién se puede descontaminar el aire y los suelos, cada vez que las actividades humanas, el desarrollo industrial, generen más contaminación y en mayor cantidad, las tecnologías apuntan a usar métodos económicos y fáciles de aplicar. La fotocatálisis tiene la ventaja de que es un método que no requiere mucha infraestructura; de hecho en Almería, España, ya hay una planta piloto donde producen un catalizador para descontaminar agua reciclada. de descarga se use la fotocatálisis, para que los contaminantes no se vayan a los afluentes de agua donde las anilinas y los fenoles afectan a los peces y plantas acuáticas y afectan al hombre, entonces esta tecnología se puede aplicar en el sitio donde se generan los contaminantes. ¿por qué encuadrar esta investigación con la preocupación por el medio ambiente 1 AracelJ HemíndeZ: Es que ahorita es Ledcla Turres: Es importante recal- primordial generar tecnologías económicas, que permitan descontaminar no solamente el agua, sino el aire, con este método fotocatalítico tam- t.:a.L\ í 0¡ 1•~· \, car que el grupo está orientado hacia el posgrado de materiales cerámicos, entonces esto causa un poco . ,..., i1 ';lj}~ f.o.,.\}, ( . '>t..\/':. de extrañeza, pero una de las líneas de investigación dentro de los materiales cerámicos es la ciencia y la tecnología del medio ambiente, tener la parte de reciclaje de residuos sólidos industriales y uso de materias primas alternas en estos procesos, entonces tenemos nuestras líneas muy definidas, y en esta línea es la que quiso trabajar la doctora Aracely Hernández. Le interesa mucho el área del medio ambiente y nosotros como ceramistas y como químicos quisimos seguir fortaleciendo esta línea, una línea cuyo primer artículo del grupo fue en 1998, entonces son cinco años que muy lentamente hemos estado encarrilando. La doctora Aracely durante los tres años de su doctorado trabajó específicamente sobre eso, entonces es pan que apenas se está horneando y estamos tratando de hacer cosas alternas, buenas, bonitas y baratas. Esta es una demostración de que cada vez más la ciencia es más interdisciplinaria, muchas veces uno piensa que el ceramista busca nueva tecnología para hacer vidrio o para hacer cemento y no, es para otra cosa. ¿Qué falta para llevarlo a un nivel industrial? llacelJ HemándeZ: Ahorita está a nivel de laboratorio, una de las cosas importantes es encontrar las candi· dones óptimas del reactor fotocatalítico, en principio como nada más queríamos saber si los materiales tenían propiedades fotocatalíticas o no, lo hicimos en un reactor muy sencillo que consiste en una lámpara, emitir luz ultravioleta y con esa radiación activamos el catalizador, pero el paso que sigue. Un estudiante de la doctora Torres está trabajando en la utilización del reactor para que circule, por ejemplo, el agua, para descomponer hidrógeno y oxígeno o el agua contaminada de una manera más sencilla y efectiva, ahorita se está trabajando en optimizar el reactor, en optimizar las condiciones, esperamos en un futuro no muy lejano hacer pruebas piloto. hacer el reactor más grande y se requiere buena cantidad de dinero y como son tecnologías de punta a nivel mundial, ya entrados en gastos, quieren que trabajemos no sólo en oxidaciones y reducciones, sino también para la descontaminación de metales pesados de los suelos. Mu- llllcla Tlff8S: Acabamos de presentar el proyecto al CONACYT, a través del programa Avance, para llevarlo a escala piloto, llevarlo a un reactor óptimo para luego ponerlo a escala industrial. Este programa consiste en producir proyectos más maduros para que dentro de un año y medio a más tardar se implemente una empresa de alta tecnología. Tenemos ya la empresa, estamos en negociaciones con una empresa de Saltillo, pero muy pronto se hablará con otras compañías con las que se tienen iniciadas negociaciones para apoyar fuertemente el desarrollo de estos materiales a nivel planta piloto, porque necesitamos hacer prototipos para ClfNCIA UANL / VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 li!)460 CIENCIA UANL / VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 200I chas de los desechos de PEMEX contaminan los campos y, bueno, estamos proponiendo esta tecnología alterna para remover metales pesados como: el cromo, el plomo, níquel, arsénico y el mercurio que están en los suelos del país. Cuando lo presentamos en México al Presidente - - - - 46lli!) �- - -- - - - - - - - - - ~--'E:,:OMU=NOO DERBEZ GARclA Vicente Fox nos hizo la recomendación de que no nos olvidáramos de Guanajuato, porque él sabe muy bien que las curtidurías han contaminado fuertemente con cromo 6 los mantos acuíferos. lQué líneas abre esta investigación? Lellcll T1rres: El de los compuestos que Aracely desarrolló en su tesis doctoral, encabezados por el Ba 3Li/i 8020, que es el compuesto con estructura similar al que descubrió lnowe en Japón hace como 25 ó 30 años para separar la molécula de agua y producir hidrógeno y oxí- geno. Ese material lo está trabajando la doctora con otros tesistas para probarlo en otras reacciones, también tuvimos una estudiante este año trabajando un compuesto similar al mencionado, y a raíz de esto encontramos nuevos compuestos con zirconio, y eso no está en el premio, pero ha derivado de estas investigaciones que nos van adar trabajo para muchos años. lracell NemándlZ: En general, mis alumnos cuando escuchan que está uno estudiando materiales cerámicos creen que son los pisos o floreros o cosas por el estilo; pero no, los ma- !eriales cerámicos tienen aplicación en muchos campos de la química para resolver problemas de la vida real. En este caso, los materiales cerámicos se usan como catalizadores en diferentes reacciones, ya sea para obtener hidrógeno, por ejemplo, a partir del agua o para reducir el cromo 6, que es tóxico y difícil de reducir a cromo 3, entonces los materiales cerámicos, en este caso el circonio se utilizó ya y se probó con muy buenos resultados para reducir cromo 6 a cromo 3, los otros empiezan a probar el litio para oxidar compuestos orgánicos aromáticos que son bien difíciles de descomponer y sobre todo cuando están presentes en pequeñas cantidades y que algunos métodos no pueden descomponerlos. extranjero del Reino Unido). teca. Profesora-investigadora titular Cde la Facultad de Ciencias Químicas, UANL. fllelll Pertenece al Sistema Nacional de Investigadores ininterrumpidamente, a partir de julio del 2002 es nivel 3. 11111llllella. Directora de 45 tesis concluidas a la fecha de los niveles de licenciatura, maestría y doctorado, y 11 en proceso. 1m I la techa. Ha obtenido once premios al mejor trabajo de investigación UANL en las áreas de ciencias exactas e ingeniería y tecnología además del premio estatal por trayectoria científica. Líder y fundadora del Centro de Investigación y Desa- ••la ••la rrollo de Materiales Cerámicos (CIDEMAC), donde se desarrollan investigaciones autofinanciables de alto nivel científico y tecnológico en materiales cerámicos (avanzados y tradicionales). 1994. Diseñó, adaptó e implementó la maestría en ciencias con orientación en Ingeniería Cerámica de la Facultad de Ciencias Químicas UANL. En noviembre de 1995 ingre'. só al Padrón de Excelencia del CONACYT. Resumen currtcular María Aracely Hernández Ramírez 1919. Licenciatura en químico /arma- céutico biólogo en la Facultad de Ciencias Químicas, UANL. 1919-1982. Centro Médico Homeopático Dr. Hanneman. Responsable del Laboratorio de Análisis Clínicos. 1985-1991. Facultad de Ciencias Químicas. Profesora de tiempo completo e investigadora en la facultad. 1995-1991. Maestría en ciencias con especialidad en química, en el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey. 1998. Premio a mejor tesis de maestría. Academia Mexicana de Química Inorgánica. 1999-2002. Doctorado: Facultad de Ciencias Químicas, UANL. 2803. Premio de investigación 2002, septiembre 2003, UANL Resumen cunlclllar Leticia M. Torres Martínez 1916. Egresada de la carrera de Li· cenciado en Química industrial de la Facultad de Ciencias Químicas, UAN L (título honorífico). 1911-1981. Maestra de tiempo completo de la Facultad de Ciencias Químicas, UANL. 198411alecha. Autora de más de 70 artículos internacionales arbitrados, 35 artículos en extenso y más de 150 citas a sus publicaciones. 1985. Doctorado en química del es· lado sólido, en la University of Aber· deen, Scotland (Mejor estudiante li!J 462 CIENCIA UANL / VOL Vl, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 20111 ClENaA UANL / VOL VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2D03 - - - - - ~ - - - - - - ~ ~ - - - - 463 li!J �Uso DE LAS FIBRAS NATURALES DE LECHUGUILLA COMO REFUERZO EN EL CONCRETO A JUÁREZ ALVARADo**, PATRICIA RODRÍGUEZ LóPEZ ·, RAYMUNDO RIVERA V1LLARREAL •• ' MA. DE LOS ÁNGELES RECHY DE VON RoTH •••• CÉSAR A partir de que las fibras de asbesto fueran relacionadas can potenciales peligros para la salud, 1 se inició la búsqueda de posibles sustitutos que le proporcionaran al concreto las propiedades tan favorables que el asbesto le daba, además de ser competitivos en calidad y precio. Las fibras de acera, de vidrio y, más recientemente, las de poliprapileno, son alternativas viables poro reforzar al concreto. Sin embargo, otro grupo de fibras llamadas naturales o vegetales han sido motivo de varios estudios para su posible aplicación como refuerzo del concreto. Materiales reforzados con fibras naturales se pueden obtener a un bajo costo, usando la mano de obra disponible en la locolidad y las técnicas adecuadas para su obtención, estas fibras son llamadas típicamente fibras naturales no procesadas. Sin embarga, las fibras naturales pueden ser procesadas químicamente para mejorar sus propiedades, estas fibras son generalmente derivadas de la madera. Estos procesos son altamente industrializados y no se dispone en los países en desarrollo, a tales fibras se les conoce como libras naturales procesadas. 2 - Y sustentobilidod de materiales compuestos poro lo construcción de viviendo rural en Méxic0>J, galardonado con el Premio Investigación UANL 2002 en lo categoría de Ingeniería y Tecnología, otorgado en sesión solemne del Consejo Universi- tario de lo UANL, en septiembre de 2003. lilJ 46_4_ _ __ CIENCLI\ UANL 'VOL VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE :ziijj Aunque históricamente muchas fibras han sido usadas para reforzar varios materiales de construcción, ha sido hasta años recientes que los científicos han estudiado los fibras naturales como refuerzo, ya que anteriormente su uso se limitaba exclusivamente a la producción de ropa, colchones y cobijas. • Facultad de Ingeniería Mecánico y Eléctrica, Doctorado en Ingeniería de Materiales, Cd. Universitario, Son Nicolós de los D El presente artículo está basado en lo investigación ((Durabilidad de Fig. l. Planta de lechuguilla (Agave lechuguilla).' OENCLI\ UANL / VOL VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 Gorza, N.L. 66450. *" Instituto de Ingeniería Civil, Departamento de Tecnología del Concreto, Cd. Universitaria, Son Nicolós de los Garzo, N.L. 66450. cj uo rez@lic. uonl. mx *** Facultad de Ciencias Forestales, Departamento de Tecnología de lo Modero, Linares, N.L. 465 li!J �Uso DE LAS F\BRA5 NATURALES DE LECHUGUlllA COMO REFUERZO EN EL CONCRETO Las libras naturales están disponibles razonablemente en grandes cantidades en muchos países en desarrollo y representan una fuente renovable continua.3 México es un país que posee abundante producción de libras naturales, sobre todo las de la familia del agave. 4 De esta familia la más conocida es el sisal que puede ser obtenida en la península de Yucatán; otras especies de la misma familia son el maguey y la lechuguilla. El primero crece principalmente en el Valle del Mezquital, en el estado de Hidalgo, mientras que la lechuguilla normalmente se desarrolla en la zona noreste de México. Esta última libra natural es el motivo del presente estudio. En la figura l se puede observar la planta de lechuguilla. La región ixtlera del noreste del país, que comprende los estados de Coahuila, Zacatecas, Nuevo León, San Luis Potosí y Tamaulipas, tiene graves carencias en vivienda, 5 y algunas alternativas para disminuir esta problemática bien pueden ser: - La autoconstruccián de la vivienda realizada por los mismos campesinos. Aplicar la tecnología adecuada que les permita utilizar libras naturales para reducir los costos de construcción, sobre todo si se utiliza como refuerzo en el concreto. 6 A finales de los años 60, se llevó a cabo en otros países una evaluación sistemática de las propiedades de ingeniería de las libras naturales y de los compuestos formados por estas libras con el cemento. Los resultados de las investigaciones indican que las libras se pueden usar con éxito para fabricar materiales de construcción. Posteriormente se desarrollaron procesos de manufactura apropiados para la producción comercial en varios países de América Central, África y Asia. Los productos hechos con cemento portland y libras naturales no procesadas, tal como el sisal, coco, caña de azúcar, bambú, yute, madera etc., se han probado para determinar sus propiedades de ingeniería y su posible uso en la construcción en al menos 40 diferentes países. 8 Aunque las resultados fueron alentadores, se encontra ron algunas deficiencias respecto a su durabilidad. Estas deficiencias al parecer son resultado de la reacción entre la alcalinidad de la pasta de cemento y las fibras, además de la susceptibilidad al ataque de microorganismos en presencia de la humedad. 9 [vl466 Esta investigación pretende encontrar tratamien. tos adecuados en la libra, que permitan aumentar la durabilidad del compuesto, reduciendo el deterioro que sufre la misma en el medio alcalino propio del concreto. Descripción del programa experimental El programa consistió en pruebas a las libras y ensayes en los especímenes de concreto reforzado con libras naturales (CRFN). Para la caracterización de las fibras se obtuvo su diámetro, longitud promedio, % de absorción de agua, densidad absoluta y porosidad. También se observó su morfología con micrografías de la sección transversal de la libro. Las propiedades mecánicas obtenidas fueron el esfuerzo última a la tensión y la elongación a la ruptura. Para minimizar el deterioro de las libras se propuso impregnarlas con seis diferentes sustancias repelentes al agua que fueran económicas y no dañaran al concreto, para una impregnación más eficiente se estudió la variación de la tensión superficial y la altura de capilaridad con relación a la temperatura de estas sustancias. De los resultados obtenidos se seleccionaron las posibles sustancias protectoras. Posteriormente se impregnaron con estos sustancias lotes de 120 libras cada uno, los cuales fueron sometidos a un medio alcalino (pH = 12.5) producido por una solución de hidróxido de calcio y agua. Se ensayaron a tensión a los O, l, 2, 3, 4, 5, 6, 9 y 12 meses de exposición al medio alcalino. Además, se determinó el porcentaje de absorción de agua en libras previamente impregnadas con los sustancias protectoras. Los especímenes de CRFN se fabricaron con agregados de caliza propios de Nuevo León, México. La granulometría de los agregados linos fue la siguiente: Porcentajes parciales de 2.5, 7.5, 22.5, 25, 22 .5, 14 y 6 % retenidos en las mallas# 4, 8, 16, 30, 50, l 00 y material que pasa la malla l 00, respectivamente. Con esta granulometría al concreto se le conoce comúnmente como mortero. Se utilizaron dos relaciones agua/cemento (NC): 0.65 y 0.35 con un consumo de cemento de 381 kg/m 3 y 707 kg/m 3, respectivamente, con el fin de estudiar el comportamiento con matrices permeables (NC = 0.65) y matrices densas (NC = 0.35). Los especímenes de concreto fueron reforzados con libra sin tratamiento y con libra impregnada con las sustancias, al l % del volumen total de la mezcla (l 3.8 CIENCIA UANL / VOL VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE~ ------~-------~ CÉSAR A. JUÁREZ AJ.VAANJO, PATRICIA RODRÍGUEZ lóPEZ, RAYMUNDO RIVERA V1uARREAL, kg/m 3) y con una longitud de la fibra de 20 a 30 mm, en forma preliminar para definir a la mejor sustancio protectora. Se fabricaron por triplicado para todas las condiciones y las dos relaciones NC, especímenes de 75 x 75 x 280 mm para la resistencia a flexión o módu lo de ruptura de acuerdo a la norma ASTM C 78-94. Una primera serie de 15 especímenes se ensayaron a los 14 días con curado estándar hasta el momento del ensaye. Otra segunda serie de igual número se mantuvo en el cuarto de curado durante l Omeses, posteriormente fue sometida a l O ciclos de humedecimiento y secado antes de ensayarse. Cada ciclo consistió en 12 h en un horno a 70ºC en ambiente húmedo y 12 h en un horno a 70ºC en ambiente seco. Adicionalmente, se fabricaron especímenes para flexión sin ningún contenido de libra poro los dos relaciones NC. Fueron curados y ensayados de igual manera que los especímenes con libro de la primera serie. Una vez que fue seleccionada la sustancia protectora para la libra, se procedió a tratar de determinar el volumen de libra en la mezcla y la longitud de lo misma que proporcionara la mayor resistencia o flexión o módulo de ruptura según se indica en la norma ASTM C 78-94. Se investigaron libras cortas y largas aleatoriamente distribuidas, para lo cual se usaron libras tratadas y cortadas a las siguientes longitudes: l 0-20, 20-30, 30-40, 40-50 y 300 mm. Así también, la cantidad de libra se investigó probando los siguientes porcentajes del volumen total de la mezcla: 0.5, l, 1.5 y 2%. Todos los especímenes se ensayaron a los 14 días. MA. DE LOS ÁNGELES RECHY DE VON RoTH Tabla 1. Valores típicos de diámetro y longitud de la fibra. Cantidad de Fibras 100 Diámetro Máximo Diámelro Mínimo Longitud Total mm mm Promedio mm 0.26 0.16 451 Desviación Estándar 100 0.07 o.os 58 anexo al tallo y disminuye gradualmente hasta la punta (ver tabla 1). La longitud total es también variable con un promedio de 45 l mm, lo que resulta menor a las longitudes reportadas para el sisal y el maguey. 'º Las fibras están formadas por microceldas individuales unidas entre sí por medio de la hemicelulosa y la lignina. 11 En la micrografía de la figura 2 se pueden observar las microfibras integradas entre sí, las cuales forman la morfología general de la fibra. Resultados experimentales y discusión Propiedades físico-mecánicas de la fibra Los libros de lechuguilla fueron compradas en una compañía ixtlera de Santa Catarina, N.L., México. Esto empresa las comercializa en el extranjero principalmente como materia prima. Todas las fibras que fueron utilizadas en esta investigación se lavaron con agua potable para eliminar la presencia de carbohidratos libres, posteriormente fueron secadas al sol. Todas las pruebas realizadas a las libras fueron hechas en el laboratorio a una temperatura de 23º(. El diámetro de la fibra fue medido en ambos extremos con un vernier digital de 0.01 mm de precisión, el diámetro mayor corresponde al extremo CIENCIA UANL/VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 Fig. 2. Sección transversal de una fibra de lechuguilla. Esta microestructura origina que la fibra posea una alta permeabilidad. Al saturarse absorben una cantidad de agua de casi el l 00% de su peso seco. En el caso de fibras sin ningún tratamiento previo absorberán agua durante el mezclado, la cual deberá adicionarse para evitar la pérdida de trabajabilidad de la mezcla. Además, el agua que absorben las fibras origina una inestabilidad en su volumen que propicia la pérdida de adherencia con la matriz de concreto. En la tabla 2 se puede observar que el agua se absorbe rápidamente con poco tiempo de saturación, esta puede deberse a la acción capilar de las microceldas de la fibra. 467[vl �Uso DE LAS FIBRAS NATURALES DE LECHUGUILLA COMO REFUERZO EN EL CONCRETO -- -- - - T-2.%de-deAguaeni...,,_ r•.,,,,.,. ws.o, . ""' w......., w .. . . Aelaliva al 1.71 0.78 ..... WSoo> % ., 5 0.95 15 0.99 1.77 078 ,. 1.83 084 85 4 ., 0.99 095 1.85 95 5 1440(24hl 095 1.S8 º"' º·"' 1 2 ., 3 -~ -- ,__, ., -- ,._sss ...... ..... ..,,, =' . , ... sss ' 2 3 - ' ' ' '""""'"' ="' 10.51 ""' 3.71 8.55 10.35 355 '" 1035 8.71 Promedio" __. -.... _ "' CÉSAR A JUÁREZ AJ.VARADO, PATRICC\ RODRÍGUEZ LóPEZ' RAYMUNDO RIVERA VILLARREAL, 5.00 ,oo 500 -· 20.0 , - - - - - - - - - - - - - - 1200 '°""' '"' 1.41 ~ 1000 a o 15.0 "" 1a "o z ............ (ll ¡,, _!, 10.0 -5 _ _ . - - -· _. - =~. Tibia 3. F1e1U1nen de pnNlba de porosidad en In fibras. ,._ ' 2 "" 'mm'"" 'm'"'' 167.5214 10.70 197.11167 "'" 1 ---- 10·" ...., 288011) 1 ---' 10·10 100 100 -- '"--- ,_,_ "' uo """ '::~ 1 63 21.44 \.75 "·" Las fibras con diámetros de 0.25 a 0.35 mm de la muestra 2 tienen una mayor cantidad de microceldas, ya que poseen poros más pequeños, pero con mayor área específica lo que permite acumular un mayor volumen de mercurio. Por lo que resulta, que las fibras de mayor diámetro registran una mayor porosidad que las fibras de diámetros de 0.15 a 0.25 mm. La densidad bruta es similar entre ambas muestras y también se acerca al valor de la densidad absoluta reportado a continuación. Para fines de realizar los proporcionamientos del CRFN, se obtuvo la densidad absoluta de la fibra que es la relación entre el peso seca de la fibra y el volumen seco de la misma. En la tabla IV se presenta un resumen de los datos usados para el cálculo de las densidades. No .... .... .... .... Tabla 4. Densidad absoluta de la fibra w, W3 . w, W2-W1 (W2-W1)· (W4-W5) " . 1 188.52 685.70 199.03 687.50 497.18 488.47 8.71 2 188.53 686.00 198.88 687.80 497.47 4".92 8.55 3 188.52 686.10 198.87 687.80 497.58 488,83 8.65 m W1 . . W4-W3 " ' El esfuerzo último a la tensión de la fibra fue evaluado como la relación entre la carga de falla y el diámetro promedio entre los puntos de sujeción de la fibra montada en el dispositivo de prueba esquematizado en la figura 3. Micrómetro / "' '-- V Placa Móvil o Fibra Longitud de calibración Placa Fija o •" • w •• 25 2 o 20 8 o o o ~- □ ~ª8 0.00 _g' .§ o ºº u' 005 0.10 o 020 025 0.10 0.30 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.2500 , - - - - - - - - - - - - - ~ 0.2000 Diámetro ( mm ) F_i~- 6. ~ar~oc!ó~ del esfuerzo último a tensión y lo deformoc1on unitona ultimo con respecto al diámetro de lo fibra. Aceite de linaza Aceite de linaza Parafina ººº 'º" 0.15 •E -5 - o ~ 5 0.00 8 o 10 0.05 contra el medio alcalino de la pasta de cemento se consi?eró utilizar sustancias que fueran hidrófob~s y economIcas para no encarecer el proceso: ºo o o oº o o ~ oºº Diámetro ( mm ) se separan entre sí, pero las restantes aún pueden montener la carga; sin embargo, la deformación es permanente. En la figura 5 se puede apreciar la voriación de la carga de falla con respecto al diámetro de la fibra. La tendencia es que a mayor diámetro la fibra soporta más carga. Sin embargo las libros con diámetros mayores tienen mayor áre; específica, por lo que la carga de falla se distribuye en una mayor área transversal de la fibra resultando que el esfuerzo último disminuye al aumentar el diámetro. Esto se puede observar en la figura 6. e 468 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _CIENCIAUANL/VOL VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE~ 200 o Fig. 4. Curvas típicos de carga vs. elongación. {! 15 La carga se fue aplicando en forma gradual mediante pesos conocidos, midiendo la elongación de la fibra con un micrómetro de carátula de 0.01 mm de precisión. Este aparato registraba el deslizo· miento de uno de los puntos de sujeción de la libro. Al momento de la ruptura de la fibra se tomabo lo lectura en el micrómetro obteniendo la elongación última, la longitud de calibración fue de 90 mm. En la figura 4 se pueden observar comportamientos típicas de la fibra durante el ensaye. Debido a la alta variabilidad en lo referente ol diámetro de la fibra, se realizaran 160 ensayos o tensión aproximadamente, tratando de obtener un adecuado índice de confiabilidad en los resultadas En la mayoría de los ensayes a tensión el com· portamiento de la fibra presentó una tendencia o ser elastoplástico hasta la falla. Esto puede deberse a que algunas microceldas fluyen individualmente o 400 Elongación de la Fibra ( mm ) ; Fig. 3. Croquis del dispositivo para ensayes o tensión. 600 ,2 5.0 0.0------------+---"---_J La alta absorción de agua está relacionada con la porosidad de la fibra. Se realizaron pruebas de porosidad en dos muestras de fibra sin ningún tratamiento. La muestra l contenía fibras con diámetros de 0.15 a 0.25 mm y la muestra 2 estaba formada por fibras con diámetros de 0.25 a 0.35 mm. El equipo utilizado es un porosímetro de intrusión de mercurio, el cual inyecta el metal a presión en toda la muestra saturando sus poros, en la tabla 111 se resumen los resultados obtenidos en la prueba. 800 o ¡'j W 1 ., Peto del Mariz de A!oraciOn W2 " Peso del Malrj2 oon Agua WJ ~ Pe:io del ~ oon la Fibra Saturada Superfmlmenle Seca W4 . Pnodel ~ con Agua y oon Fibra Saturada Superlldalmenle Suca 98 MA. DE LOS ÁNGELES RECHY DE VON RoTH , 0.35 0.40 + resina natural Parafina + resina natural Sellador para madera Creosota Diámetro ( mm ) F¡~. 5. Variación de lo cargo último a tensión con respecto al diamefro de lo libro, _ La tendencia de los resultados es un esfuerzo último a tensión de 400 MPa y una deformación unitaria de O. l 000 mm/mm, aproximadamente. Los volares de esfuerzos en la fibra aquí reportados, así cama sus propiedades físicas son similares a los encontrodos por otros investigadores. 2,6,8 Tratamiento a la fibra previo al mezclada :~;a reducir la can_tidad de agua que puede absorla fibra, y ad1c1onalmente darle una protección El aceite de linaza se extrae en caliente de la semdla d_el lino, de color ambarino se oxida y p~l1menza can facilidad, produciendo una película elast1ca. La parafina es una sustancia sólida O temperatura ambiente, can punto de fusión alrededor de los 67°C compuesta por una mezcla de hidrocarburos. La resina natural utilizada se le conoce como brea, la cual se obtiene de varios árboles coníferos, a temperatura ambiente es sólida de color oscuro y frágil. A temperaturas entre los 90º( y l OOºC se convierte en una sustancia viscosa, puede ser mezclada con solventes como el aguarrás y no es soluble en el agua. El sellador para madera y la creosota son productos industrializados y de fácil disponibilidad en el mercado. OENCC\ UANL / VOL VI, No, 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 469mJ �Uso DE LAS FIBRAS NATURALES DE LECHUGUILLA COMO REFUERZO EN EL CONCRETO Aprovechando las propiedades de alta absorción que tiene la fibra, se buscó la temperatura óptima de las diferentes sustancias para que la impregnación por capilaridad fuera adecuada. Una forma inicial de evaluar la capilaridad es la tensión superficial de los líquidos. Las moléculas situadas en la superficie del líquido experimentan menos atracción por parte de las otras moléculas que aquellas que se encuentran en el interior de la fase líquida y para separar esas moléculas de la superficie o dicho de otra manera, aumentar el área de la superficie interfacial líquido · vapor; es necesario realizar un traba¡o. 12 Este traba¡o o tensión superficial es inversamente proporcional al ascenso capilar y es menor cuando el líquido aumenta su temperatura. Las unidades típicas de la tensión superficial son unidades de fuerza/ unidades de longitud. En la prueba realizada se colocó un pequeño anillo metálico sobre la superficie de la sustancia, mediante un mecanismo mecánico se determinaba la fuerza necesaria para separar el anillo de la superficie del líquido. Las unidades de la tensión superficial registradas son propias del dispositivo utilizado; sin embargo, esto no afeda ya que los resultados son comparativos entre las diferentes sustancias. En la figura 7 se puede observar que la creosota y el sellador para madera tienen una tensión superficial relativamente mayor que las otras sustancias aún con temperaturas de B0ºC. Esto debido a su alta viscosidad, por lo que la impregnación de la fibra por capilaridad se dificultaría con estas sustancias. De tal modo que la impregnación se llevó a cabo con las sustancias y a las temperaturas que resultaron con mayor ascenso capilar. Esto es los aceites a una temperatura de B0ºC y las parafinas a 100ºC. La parafina sola y con resina presenta valores únicamente a temperaturas mayores a 70ºC ya que su punto de fusión es de 67°C esto impedía tomar las lecturas correspondientes. La impregnación con los aceites se realizó por inmersión de la fibra seca en la sustancia a B0ºC durante 5 min, posteriormente la fibra se sumerge en la misma sustancia a 24ºC durante el mismo periodo de tiempo. Este ciclo se repitió tres veces buscando que la sustancia penetrara completamente en la libra. Para la impregnación con las parafinas, éstas se calentaron hasta los 100ºC sumergiendo la fibra seca en la sustancia durante 5 min. La fibra impregnada se colocó dentro de un horno a 100ºC · l l 0ºC du- [i\] 470 C!SAR A. JUÁREZ AtvAANJo, PATRICIA RoDRíGuEz lóPEZ, RAYMUNDO R0tERA V1UARREAL, MA. DE ,os ÁNGELES RECHY DE voN RoTH rante 15 min, esto redu¡o la formación de grumos de parafina en las fibras me¡orando la disgregación de las mismas antes y durante el mezclado. _.,. Agua Destilada -Creosota .... -Aceitada Linaza -Parafina -t:r-Sellooor ------Parafina+ Rasina . . -:t- .. Aceite+ Rasiria ¡1ro--------------~ 110 , ...... __ _ g e_100 i• ~ • -:: ~ § · - - · - - . •• - . . . .., 90 ., 70 oo tt"*-·-~-~t.:-.:-.~-:t-• ---·-•·•-•.-...~~ -,'"'.~"'-..m-- 50 L__ _ _ _ _ _ __ c c _ ~ - - - - ~ 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Aceite+ Resina! Temperatura ºe I· .... Aceita da Linaza -Parafir1a ------Parafina + Resina --X · · Temperatura ( "C) fig. 7. Tensión superficial y capilaridad de las sustancias con respecto a lo temperatura. mentas constructivos convencionales. La lignina consiste de sustancias aromáticas, y es lo matriz que une las micraceldas de celulosa. Se fragmenta fácilmente en un medio alcalino y su color llega a ser amarillo y café cuando se oxida. La lignina se reblandece entre los 70ºC. B0ºC y es parcialmente líquida a los 120ºC. De acuerdo con H. E. Gram 13 la descomposición química de la lignina y la hemicelulosa es la principa l causa del deterioro por fragilización de la libro en el concreto. La alcalinidad del agua en el poro de la matriz de cementa disuelve la lignina. Se rompe la unión de las micraceldas individuales las cuales absorben el hidróxido de calcio producto de las reacciones de hidratación del cemento. La fibra pierde su flexibilidad y se fragmenta en pequeñas unidades longitudinales perdiendo su capacidad de reforzar al concreto. Para simular el medio alcalino del concreto, fibras tratadas se expusieron a una solución concentrada de hidróxido de calcio disuelto en agua a temperatura de laboratorio 23°C. Lo tendencia del esfuerzo último a tensión fue disminuir al ser mayor el tiempo de exposición (ver figura 8); sin embargo, los fibras impregnadas con parafina mantuvieron el nivel de esfuerzo mas alto con respecto al inicial, alrededor del 53% del esfuerzo. Las fibras impregnadas can las otras sustancias Durabilidad de la fibra -•·Sin Tratamiento - - Aceite de Linaza -+-Aceite + Resina -Panr,ina La descomposición en un medio alcalino de la celulosa que es la principal unidad estructural de lo libra, así como también de la hemicelulosa, se puede presentar de acuerdo a dos diferentes mecanismos. Uno es el desfibramiento, el cual sucede cuando la celulosa constituida por cadenas lineales de glucosa se disuelve cuando reacciona con el ión OH·, produciendo -CH 2OH el cual se desprende de la cadena molecular. De esta manera el deslibramiento es continuo durante la exposición al medio alcalino, Y ocurre a temperatura ambiente por deba¡o de los 75ºC. 13 El otra mecanismo de descomposición de la celulosa es la hidrólisis alcalina. Esta causa la división de las cadenas moleculares, y se combina con el mecanismo anterior, ya que la división de la cadena molecular origina la exposición de unidades finales redudivas. Este mecanismo se lleva a cabo generalmente a temperaturas alrededor de los l 00ºC. Estas temperaturas son difíciles que se presenten en ele· CIENCIA UANL/VOL. vr, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE~ -----Parafina + Aes.ria "",---------------~ ¡ .. Tiempo ót Ellpoádón ( Mems) i! é ...,~ .. 1 l ! • ''°" 1 . ~~ é ¡ • • ' ;~ ~ : Tiempo de Exposición= 12 meses Fig. 8. Efecto del medio olcolino en el esfuerzo o tensión de las fibras trotados (arribo). Relación de esfuerzo sostenido después de lo exposición ol medio olcolino (obajo). Cl!Nc¡,,lJANl/VOL. vr, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 mantuvieron un esfuerzo a la tensión ba¡o muy similar al de las fibras sin ningún tratamiento. Además, se volvieron frágiles y quebradizas después del sexto mes de exposición. Las proporciones utilizadas para las sustancias fueron las siguientes: Parafina + resina (4: l) y Aceite de linaza + resina + aguarrás (4:1:4). Se obtuvo el porcenta¡e de absorción de agua para las fibras tratadas con las diferentes sustancias y para la fibra sin ningún tratamiento. Obteniendo una reducción del 35%, aproximadamente, en comparación con lo reportado en la tabla 11. Siendo muy similar en todas las libras impregnadas la cantidad de agua absorbida (ver figura 9). "" ¡ )! •. • ~ j ti i ~ ~ ~ ! ! •,_ .-l•• ! < FO OE : • ' ;; ' : Tle"1)0 de Saturación= 24 h Fig. 9. Porcentaje de absorción de aguo en fibras tratadas. Ensayes en morteros reforzados con fibras El concreto o el mortero sin ningún refuerzo tiene generalmente una alta resistencia a la compresión, esto es adecuado para muchas aplicaciones. Sin embargo, cuando se requiere propiedades específicas como resistencia a la tensión, a la flexión, al agrietamiento, es necesario reforzdrlo. Los diferentes tipos de fibras como son las de acero, vidrio, plásticas y naturales le proporcionan al concreto ductilidad y capacidad de absorber energía. La más importante contribución de las fibras es la de incrementar la tenacidad del compuesto. 14 Las propiedades mecánicas del CRFN son afectadas por muchos fadores. Algunos de estos son: el tipo, la geometría, la forma y la superficie de la fibra, las propiedades de la matriz de cemento, lo proporción de la mezcla, el método de mezclado, de colado y de curado. 15 En esta investigación se evaluó el comportamiento de especímenes de CRFN con dos diferentes relaciones NC. La relación de 0.65 con un consumo de cemento de 38 l kg/m 3 resultó ser una mezcla troba¡able y de fácil mane¡o con la fibra. Sin em- - - - 471 [i\J �Uso DE LAS FIBRAS NATURALES DE LECHUGUJUA COMO REFUERZO EN El CONCRETO bargo, en el estado endurecido presentó una alta permeabilidad, su aplicación puede ser en elementos constructivos de bajo costo y de autoconstrucción. Para la relación de 0.35 con consumo de cemento de 707 kg/m 3 fue necesario agregar l O mi de aditivo superfluidificante por kg de cemento, la mezcla resultante fue traba jable y la adición de las fibras se ·realizó adecuadamente. Este concreto de mayor densidad e impermeabilidad resulta conveniente para aplicaciones estructurales de mayor costo, no se considera viable para la autoconstrucción. La longitud y el volumen de la fibra fueron de 20 a 30 mm y l % del volumen total de la mezcla (l 3.8 kg/m 3), respectivamente, manteniéndose constantes en todos los colados, ya que se trataba inicialmente de evaluar la eficiencia de los tratamientos en la fibra. La mezcla fue realizada en una revolvedora con una capacidad de 40 L. Primera se homogeneizaron los agregados con su agua de absorción y con el agua de absorción de la fibra, posteriormente se agregó el cemento y el agua de reacción, se mezcló durante un minuto, se dejó reposar un minuto y nuevamente se mezcló durante otro minuto. El aditivo se agregó durante el minuto de reposo para la relación A/C de 0.35. Las fibras se adicionaron durante el minuto del segundo periodo de mezclado, tratando de evitar que se agruparan, lo que se consiguió parcialmente, ya que al vaciar a los moldes se tuvo en algunos casos que separar la fibra manualmente. La mezcla se vació en moldes metálicos de tres barras por molde para fabricar especímenes de 75 x 75 x 280 mm, el vaciado fue realizado en dos capas iguales correspondientes a la mitad de la altura del molde (75 mm). Se compactó con una varilla de acero punta de bala diámetro de 9.5 mm (3/ 8··), dando 30 golpes por capa distribuidos en toda el área. Así como 12 golpes al molde metálico con un martillo de goma para cada capa. Se fabricaron tres barras de mortero reforzado con fibra, sin tratar y tratada con las cuatro diferentes sustancias protectoras, para las dos relaciones A/C. Todos los especímenes se mantuvieron en sus moldes durante 24 h protegiéndolos de la pérdida de humedad, posteriormente se colocaron dentro de un cuarto de curado con 95 % de humedad relativa hasta el momento de su ensaye. Una primera serie de 18 barras para cada relación A/C se ensayó a los 14 días de edad, de acuerdo a la norma ASTM C 78-94. Se obtuvo su módulo de ruptura a flexión, el cual es un índice de la tenacidad del compuesto. Adicionalmente, se regis- CÉSAR A. JuAREZ ALVARADO, PATRICIA RODRÍGUEZ LóPEZ, RAVMUNDO RMRA V1uARREAl, - · - Sinfba Aeet1e • Aesha - - - SinT~o _ ,...,. •• - - Aceil&dlll.lnaa:a - MA. DE LOS ÁNGELES RECHY DE VON RoTH -• -.Sri Fitn Paraina • Roolllil - - - S..Tnt!a-nienlo -·-· 4':att9deünaza _,,,._,,. _ ,_ - Pwalna+ResN Eded 14dill ""·..,. " Dell9~16n ( mm) - -~ ~.E!!!. • -• ' Í:g" 1~ •' - .. != 'z~ ~ -• ! !i • d § .,_ .• . ~~ ! ·- • • ii .t. ~ ~ : Eclad 14dias - A/C • 0.65 Fig. l O. Ensaye a flexión para obtener el módulo de ruplurn de especímenes de CRFN. tró la deflexión al centro del claro de las barras utilizando un micrómetro de carátula con una precisión de 0.01 mm, como se puede ver en la figura 10. La figura l l registra los resultados de los ensayes o flexión en las barras con relación A/C = 0.65. Se puede observar que el tratamiento con parafina le permite al compuesto tener el doble de módulo de ruptura, en comparación con los otros tratamientos; sin embargo, la resistencia o flexión no se incre· mentó en comparación con el mortero sin fibras. De esta forma, los especímenes sin fibra resistieron mayor carga, pero su falla es frágil. Este tipo de fallo na se presentó en los especímenes con fibra. El sangrado que se presenta en concretos con alta relación A/C, posiblemente influyó para que la resistencia a flexión de los especímenes con libro fuera menor que la de los especímenes sin refuerzo. En los especímenes con relación A/C = 0.35, donde el sangrado se reduce sustancialmente, se registra mayor módulo de ruptura de acuerdo o la figura 12. De igual forma, el tratamiento con poro· fina propicia nuevamente un mejor comportamiento a flexión en los especímenes e incluso un mayor módulo de ruptura. De acuerdo a las resultados obtenidos, el medio alcalino de la matriz de cernen· to a la edad de 14 días no es factor que reduzco lo resistencia a flexión, ya que las barras reforzadas can fibras sin tratamiento mantuvieron un adecuado nivel de resistencia. De tal manera, es pasible que sea la disminución de la adherencia y el sangrado li[472 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -':' Ct":' EN_:-C:, IA:.-U,._, AN ...L.,_/-' VO -,,L =·.,;_c, '11 ,,;.N:--o;_,; · 4.,_ , 0_,_c;T = U--c BRc... E•_,. Dl:.:: C"" IEMBRf == · Eclad 14 dlas - A/C = 0.35 Fig. 11. Comportamiento a flexión y módulo de ruptura de especímenes de CRFN de relación NC = 0.65 los principales lactares que causaron dicha comportamiento. Coda curva carga vs. deflexión de las figuras l l y 12 es producto del promedio de tres especímenes de mortero, y su área representa la capacidad de absorber energía o la tenacidad del compuesta. En ambos relaciones A/C la curva con mayor área corresponde al mortero reforzado can fibra impregnado con parafina. El comportamiento observada en los especímenes durante el ensaye a flexión fue de mínima deflexión hasta que se alcanza la carga máxima, donde aparece la primera grieta. Posteriormente, el espécimen no sostiene la carga , la cual disminuye rápidamente hasta un nivel del 20 % de la carga máxima aproximadamente. En ese punto la carga es sostenida y va disminuyendo paulatinamente, mientras que la deflexión se incrementa sustancialmente. No se observó la formación de pequeñas grietas adicionales a la primera. Al aparecer la primera grieta fue incrementando su ancho durante la aplicación de la carga, por lo que únicamente se generó un solo plano de falla. Esto posiblemente se deba a que la fibra no es capaz de transmitir por adherencia los esfuerzos de tensión a lo matriz no agrietada, se observó que la fibra falló por extracción lo que refuerza lo anteriormente mencionado. Poro tratar de evaluar la influencia de los varia- Fig. 12. Comportamiento a flexión y módulo de ruptura de especímenes de CRFN de relación NC = 0.35 ciones de humedad sobre el comportamiento a flexión de especímenes de CRFN, se sometió a una prueba de ciclos humedecimiento y secado, una segunda serie de 15 barras para ambas relaciones A/ C. Todas las barras permanecieron en el cuarto de curado durante l O meses y posteriormente fueron expuestas a l O ciclos. Cada ciclo consistió en 12 h dentro de un horno a 70ºC en ambiente húmedo y 12 h en un horno a 70ºC en ambiente seco. Del mismo modo que los resultados en especímenes de 14 días de edad, se mantuvo una tendencia muy semejante. El tratamiento con parafina le permite a los especímenes mantener una adecuada resistencia a flexión. Como puede observarse en la figura 13 el efecto de la alcalinidad de la pasta de cemento parece empezar a ser factor en la resistencia a flexión de los especímenes con fibra sin tratar, ya que para la relación A/C = 0,35 tiene uno de los más bajos módulos de ruptura. De acuerdo con los resultados de la figura 13, lo fibra tratada con parafina después de l O meses en el ambiente alcalino propio de la matriz de cemento y después de ser sometida a variaciones de humedad a 70ºC de temperatura, parece mantener la capacidad de reforzar al compuesto. Según los resultados de los ensayes a flexión mostrados en la figura 13, las fibras que fueron tratadas con los aceites y la resina son las más afectadas por la reacción alcalina de la matriz de cernen- 9fNaAUANL/VOL. '11, No. 4, OC_T.~ U_ B ~R~E-~ Dl~Cl-EM "'ccB_RE_ 2~00 ~3~ - - - - - ' l �LJso DE !.AS FIBRAS NATUAALES DE LECHUGUILLA COMO REFUERZO EN El CONCRETO s ' ' • )~ ~~ ' ¡;; ~ != !i •" ] ' . ! ••~ . i~ .,. • ! •,_ ·~ ~!i ]•" •! • Edad 10 mesas - AJC = 0.65 r-~ .,~"' ~ • E-;:- ' ' ' ¡;; j_ ;:¡ •"' ] ~ ·~ ! • ,e ~e !- ~~ ••~ 8 • ! •,_ . ~ ~ !!, • ! • Edad \O meses • A/C = 0.35 Fig. 13. Efecto de los ciclos humedecimiento y secado en la resistencia o flexión de especímenes de CRFN. to. Esta reacción propició que la adherencia entre la matriz y la fibra disminuyera, fragilizando a la fibra y por consiguiente, su resistencia a flexión se reduce considerablemente. Efecto del volumen y /a longitud de /a fibra Según Az.iz, Paramaswivam y Lee3, la resistencia última del concreto con fibras depende principalmente del tipa, de la longitud y del volumen en la mezcla de la fibra. La relación de la longitud y el volumen de fibra difiere para cada tipo de fibra natural. Una cantidad alta de fibra dificulta el mezclado y éstas tienden O apelmazarse, generando inadecuada adherencia lo que disminuye su resistencia. Para estudiar este efecto se fabricaron especímenes para ensayes a flexión reforzados con fibra tratada con parafina, ya que según los resultados referentes al porcentaje de absorción y la resistencia al medio alcalino de la fibra, así como el efecto de las sustancias protectoras en lo resistencia o flexión de especímenes, lo parafina resultó ser el mejor protector de la fibra en comparación con los otras sustancias estudiados en esta investigación. Los volúmenes de fibra con respecto al total de lo mezcla fueron . de 0.5, 1, 1.5 y 2%. Y para cado volumen correspondió los siguientes longitudes de fibra: 10-20, 2030, 30-40, 40-50 y 300 mm. li1)474 - - - - - - - - - - Lo figura 14 muestra los resultados encontrados con estos variables respecto o lo flexión . De acuerdo con los resultados obtenidos, poro los dos relaciones NC el comportamiento es muy similor. Como puede observarse en la figura, lo fibra con, longitud de 300 mm aumentó lo resistencia a flex1on de los borras. Siendo la combinación con un volumen de fibra de 0.5% lo que resultó con mayor incremento en su resistencia. Comparado con las borras sin fibra lo resistencia o flexión aumentó un 20% poro ambas relaciones NC. Se puede observar uno tendencia en lo resistencia o flexión, lo cual disminuyó conforme se incrementó el volumen de fibra. Es posible que lo fibra largo tuviera mayor adherencia debido o su longitud. Esto se confirmo al examinar lo superficie de follo de los especímenes ensayados, en donde se pudo observar que los fibras cortos normalmente tuvieron un tipo de follo de extracción debido a lo falta de adherencia. Mientras que los fibras largos presentaron uno falla pnr ruptura de la fibra, lo que indica uno adecuado adherencia. Shah 16 explico que el compuesto soportará cargas crecientes después del primer og;ietamient_o de lo motriz, si lo resistencia o lo extrawon de los f1_bras en lo primero grieto es mayor que lo cargo al primer agrietamiento. En lo sección agrietada, lo motnz no resiste tensión alguno y los fibras soportan todo lo cargo aplicado al compuesto. Con una cargo creciente en el compuesto, los fibras tenderán o transferir el esfuerzo adicional o lo matriz o través de esfuerzos de adherencia. Si estos esfuerzos de adherencia no exceden la resistencia de adherencia, entonces puede haber agrietamiento adicional en lo matriz. Este proceso de múltiple agrietamiento conti· nuorá hasta que follen los fibras o que lo pérdida de adherencia local acumulada conduzca o lo ex· tracción de la fibra. Según obse1vociones durante los ensayes, en los especímenes con fibras cortas lo follo por flexión se inició al agrietarse lo _motnz. En ese momento lo cargo disminuyó, lo que indica que lo fibra no fue capaz de transferir por adherencia los esfuerzos a lo motriz, el ancho de lo grieta ou· mentó sin presentarse otros planos de fallo hasta que la fibra fue extraído. Para el coso de especímenes con fibras largos, al agrietarse lo matriz la libra fue capaz de sostener lo carga de agrietamiento, sin . tes. ¡,J embargo, no pudo soportar cargas crec1en igual que con los fibras cortos, únicamente se presentó un plano de falla, pero lo fibra falló por ruptura. Es posible que la fibra no pudiera soportar mas CIENCIA UANL, VOL. VI, No. 4 QCTUBRE-OICIEMBRE4 OSARA JuÁREZ AlVARADO, PATR1c" RODRÍGUEZ LóPEZ, RAYMUNDO RMRA V1LLARREAL, MA. DE Los ÁNGELES RECHY DE voN RoTH carga después del agrietamiento al no transferir efectivamente los esfuerzos o lo matriz debido a su bojo módulo de elasticidad. Es decir, lo fibra es flexible con alta capacidad de elongación que impide soportar cargas crecientes uno vez agrietado la motriz de concreto. 7.0 ~ 6.0 Edad 14 días RELAIC = 0.65 ASTM C 78-94 ::; ~ o: • ".o, ~ ---.-U=10-20mm • •• • Lf= 20-30 mm 5.0 - • • Lf=3040mm - -·• - - Lf = 40-50 mm 4.0 - - - - Lf = 300 mm 3.0 2.0 o 0.5 15 % Volumen de la fibra 8.0 Jl. ::; s o Edad 14 dfas RELA/C = 0.35 ASTM C 78 - 94 7.0 ---.- Lf = 10-20 mm 6.0 • • lf 5.0 • ".o , 4.0 ~ 3.0 4. Las fibras largas adicionados en bojas cantidades, es decir, con porcentajes bajos del volumen total de lo mezclo proporcionan al concreto la capacidad paro soportar mayores cargos de flexión en comparación con el concreto simple. Resumen 8.0 •o to dúctil después del agrietamiento de la motriz de concreto. • U=20-30mm - • • Lf"'30-40mm • •-• · • U =40-50 mm Esta investigación pretende encontrar materiales de construcción que sean económicos y durables. Los fibras de acero, vidrio y poliméricas, son alternativos viables pero costosas. Los fibras naturales pueden ser una posibilidad real paro los países en desarrollo, yo que están disponibles en grandes cantidades y representan una fuente renovable continuo . Lo fibra es afectada principalmente por la alcalinidad de lo matriz de concreto. Lo durabilidad del compuesto dependerá entonces de lo protección que tenga la libra y de los característicos de impermeabilidad propias de lo motriz. Po/abras clave: Concreto, Refuerzo, Fibra natural, Resistencia a la flexión, Curado, Colado, Reacción de hidratación, Durabilidad. - - - Lf = 300 mm Abstract 2.0 0.5 1.5 % Volumen de la fibra Fig. 14. Efecto del volumen y la longitud de la libro en lo resistencia a flexión. Las fibras largos incrementan el módulo de ruptura con respecto al concreto simple. Conclusiones l. Las fibras de lechuguilla tienen significativas propiedades físico-mecánicas, tal como su resistencia último a tensión, que les permite ser consideradas como po,ible refuerzo en el concreto. 2. El tratamiento protector con parafina le permite a la fibra reducir su capacidad de absorción de agua. Además de mantener un porcentaje aceptable de su resistencia último a lo tensión después de haber estado expuesto durante un año a un ambiente húmedo y alcalino, lo que resulto sumamente crítico. 3. Lo fibra de lechuguilla permite un comportamienCINclAuANL/VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 This research intends to find construction moteriols which ore inexpensive ond durable. Steel, gloss ond polymer fibers are leasible, but expensive alternatives . Natural fibers con be a real possibility far developing countries, dueto the foct that these kinds af fibers ore ovoilable in greot quontities ond the source from where they ore obtained is renewoble. The fiber is affected mainly by the olkolinity al the concrete motrix. The composite's durability will depend, therefore, on the protection the fiber has, and of impermeability characteristics of the matrix. Keyword: Concrete, Reinforced, Natural fiber, Bending strength, Curing, Casting, Hydration reoction, Durobility. Referencias 1. Coutts, R. S. P., Wood Fibre Reinforced Cement Composites , Concrete Technology and Design Vol. 5, Natural Fibre Reinforced Cement and - - - 475 lilJ �Uso DE LAS FIBFAS NATURALES DE LECHUGUlllA COMO REFUERZO EN El CONCRETO Concrete, edited by R. N, Swamy, Blackie and San Ltd, U.K., 1988, pp. l-62. 2 _ ACI Cammitte 544, State-of-the-Arton Fiber Reinforced Concrete, ACI Manual of Concrete Practice, Part 5, 1998, pp. 544. l R-1- 544. l R-66. 3. Aziz, M. A, Paramasivam, P., Lee, S. L. Praspects of Natural Fiber Reinforced Concretes 1n Construction, lnt. J. Cernen! Composites and Lightweight Concrete, Vol. 3, No. 2, 1981, pp. 123-132. 4. Romanh, De la Vega, C. F., Principales Productos Forestales no Maderables de México, Universidad Autónoma de Chapingo, Depto. De Enseñanza, Investigación y Servicio en Bosques, Chapingo, Méx., Publicaciones Especiales, 1984, pp. 366 - 408. 5 _ Rechy de van Roth, M., Estudio Integral Tecnológico de Cinco Especies del Género Yucca para Uso Industrial ··, Facultad de Ciencias Fores;ales, Universidad Autónoma de Nuevo Lean, 2000, 91. 6. Castro, J., Naaman, A. E., Cernen! M oprtar Reinforced with Natural Fibers, ACI Journa I, roceedings, Vol. 78, No. l, Jan-Feb 1981, pp. 69-78. 7. Maiti, M. R., Fibras vegetales en el munddo, aspecios botánicos, calidad y utilidad, E itoria I Trillas, Méx., D.F., primera edición, 1995, pp. l 05-123. 8. Aziz, M. A., Paramaswivam, P., Lee, S.L., Concrete Reinforced with Natural Fibers, Concrete Technology and Design Vol. 2, New Reinforced Concretes, edited by R. N, Swamy, Surrey Un1 versity Press, U.K., 1984, pp. 106-140. 9 _ Lewis, G., Mirihagalia, P., Natural Vegetable Fibers as Reinforcement in Cernen! Sheets, Magazine of Concrete Research, Vol. 31, No. l 07, 1979, pp. l 04- l 08. l O. Zapién, Barragán, M., Evaluación de la producción de ixtle de lechuguilla en cuatro sitios diferentes, Primera Reunión Nacional sobre Ecología, Manejo y Domesticación de las Plantos Útiles del Desierto, Memoria del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, SARH, Monterrey, N.L., Méx., 1980, pp. 385-389. . l l. Gram, H. E., Natural Fibre Concrete Roof1ng, Concrete Technology and Design Vol. 5, Natural Fibre Reinforced Cernen! and Concrete, edited by R.N., Swamy, Blackie and Son Ltd, U.K., 1988, pp . 256-285. 12 _ Levine, l. N., Fisicoquímica, Cuarta edición, Vol. l, ed. by McGraw Hill, 1996, pp. 379-382. 13 _ Gram, H. E., Durability of Natural Fibres in Concrete, Concrete Technology and Design Vol. 5, Natural Fibre Reinforced Cement and Concrete, edited by R. N, Swamy, Blackie and Son Ltd, U.K, 1988, pp. 143-172. 14 _ Mehta, K., Monteiro, P., Concreto estructuro, propiedades y materiales, Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C., México, 1998, pp. 286-297. . 15 _ Fordos, Natural or Modified Cellulose F1bres as Reinforced in Cernen! Composites, Concrete Technology and Design Vol. 5, Natural Fibre Reinforced Cernen! and Concrete, edited by R. N, Swamy, Blackie and Son Ltd, U.K., 1988, pp. 173-207. _ P., Marikunte, S.S., Fiber Reinforced 16 _ Shah, Concrete, Proc. of ACBM Faculty Enhancement Workshop, 1993, pp. 226-252. z., s. ÚRACTERIZACIÓN ESTRUCTURAL Y QUÍMICA DE s1uc1uRos DE Co-N1 PREPARADOS PORABLACIÓN DE LÁSER PUlSADO: UN ESTUDIO EXPERIMENTAL Y TEÓRICO MANUEL Un siliciuro de metal de transición (SMT) es un compuesto binario formado por silicio y un metal de transición. Las propiedades físicas y químicas de los metales de transición varían ampliamente entre unos y otros. Los metales de transición forman compuestos estables con el silicio, de estequiometría bien definida, mostrando propiedades metálicas o semiconductoras, con valores específicos de resistividad de 15 a 150 mW12 cm, • además de una alta estabilidad térmica y resistencia a la oxidación. 3•4 Debido a su baja resistividad y alta estabilidad térmica, estos materiales se implementan en dispositivos electrónicos como circuitos integrados (CMOS, por sus siglas en inglés), tonto en películas de siliciuros crecidas epitaxialmente como policristalinas. 5-6.7,a La selectividad de la reacción del metal con el silicio es un factor importante a tomar en cuenta para estas aplicaciones tecnológicos, en el sentido de que la película de siliciuro debe conservar su integridad a la temperatura de operación de las circuitos electrónicos. 9 Donde está cen- - O El presente artlculo está basado en lo investigación «Corocterizaci6n estructural y químico de películas delgados de siliciuros de Ca-Ni preparados por oblación de láser pulsado, estudio experimental y teórico>i, golordonodo con e! Premio de Investigación UANl 2002 en lo categoría de Ciencias Ex.odas, otorgado en sesión solemne del Conse¡o Universitario de lo UANL, en septiembre de 2003. li!I 476:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::Cc:i iE~N'ciCl~Ati;uA~N~LfivEoiTL}v,[,. ENo;:.I4,]o~cr}iujis:RiREJ-oi«1cJ1E~M~B~REi_i l GARCÍA MÉNDEZ* trado un mayor interés de aplicación, debido a las propiedades de estabilidad química y térmica de los SMT, es con los que se forman de la reacción entre Co/Si y Ni/Si. Aunque las películas epitaxiales de CaSi 2 y NiSi 2 se emplean para fabricación de heteroestructuras Si/Siliciuro/Si, integradas como CMOS (Compound Metal-Oxide Semiconductor por sus siglas en inglés), 9•12 los siliciuros de CoSi y NiSi 2 2 crecidos en películas policristalinas tienen, igualmente, una aplicación potencial en tecnología de microcircuitos. Además, se ha encontrado que la reacción de Co y Ni con p-Si es más favorable que en el caso de una reacción entre estos mismos metales 5 con e-Si. Por lo tanto, dadas,las implicaciones de tipo tecnológico que conlleva el estudio de estos materiales, es necesario ampliar el conocimiento actual para entender en mayor medida el proceso de crecimiento y formación de películas policristalinas de disiliciuros de Co y Ni. En este trabajo se llevó o cabo un estudio experimental acerca del crecimiento y caracterización de películas policristalinas de siliciuros de Coy Ni. Las películas se depositaron por PLD y la formación de siliciuros se promovió sometiendo a las muestras a tratamiento térmico en vacío. El estado químico de las muestras se determinó por medio de XPS, monitoreando cambios en la energía de enlace (BE) *Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas de la UANL. Manuel L. Barragán 5/N, Edif. de Posgrado, Ciudad Universitaria, San Nicolás de los Garzo, N.L., 66450, México. 477 li!) l. l �0AAaER!ZACIÓN ESTRUCTURAL y QUÍMICA DE SIUCIUROS DE (o-N1 PREPARADOS POR ABlACIÓN DE LÁSER PULSADO: UN ESTUDIO EXPERIMENTA!. Y TEÓRICO MANUEL GARCÍA MÉNDEZ para transiciones a nivel del núcleo y de densidad de estados a nivel de valencia. Se obtienen cálculos teóricos de densidad de estados para complementar la información obtenida de los resultados experimentales. Procedimiento experimental Las depósitos se llevaron a cabo en un sistema de ablación láser LDM-32 manufacturado por RIBER. Las películas se crecieron en la cámara de depósito a una presión base de 1.31 x l O-7 Po. Dos muestras se prepararon de manera individual (muestras l y 2), depositando primeramente una película de silicio sobre un sustrato de Si (100) mantenido a 873 K. El sistema se dejó enfriar hasta T.A. para depositar, posteriormente, una película de Co-Ni sobre la película de Si, y conformar de esta manera el sistema Co-Ni/Si/Si(l 00). Luego, las muestras l y 2 se sometieron a un tratamiento térmico de 873 K durante 60 y 30 min, respectivamente. Las condiciones utilizadas para preparar las muestras fueron las siguientes: a) Muestra l : 200 nm de espesor final, 873 K temperatura de tratamiento térmico, 60 min tiempo de tratamiento térmico; 6) Muestra 2: 60 nm de espesor final, 873 K temperatura de tratamiento térmico, 30 min tiempo de tratamiento térmico. Espectros XPS de alta resolución se obtuvieron por medio de un espectrómetro Scienta ESCA300, equipado con cañón de electrones de 5 KeV (velocidad de erosión estimada de 4 nm/min), utilizando radiación monocromatizada de AIKa( (1486.6 eV, resolución de 0.26 eV 13 para distintos tiempos de erosión. Las concentraciones atómicas relativas de los perfiles XPS se calcularon a partir de área bajo la curva de las componentes deconvolucionadas de las transiciones Co2p 112 , Ni2p 112 y Si2p. La densidad de estados (DOS) electrónicos para el Si, CoSi, y NiSi 2 se calculó por la Teoría de Aproximación de Hückel Extendida (EHT) con el programa computacional YAeHMOP. 14 - 16 Una muestra se preparó en sección transversal para su análisis por microscopia electrónica de transmisión. Se utilizó un microscopio electrónico JEOL-20 l Oque alcanza una resolución punto-punto de 0.19 nm. Resultados En la figura l se presenta el perfil de profundidad de XPS a nivel de núcleo en concentración energía de enlace (BE) vs. tiempo de erosión de la muestra li!J478 2. La figura 2(a) y (6) despliega el espectro XPS o nivel de valencia para la muestra l y 2, respectivamente, en el modo de intensidad vs. BE. La figuro 3(a)-(c) incluye los cálculos de DOS. En la muestra 2 (figura l ), se puede observar que la BE del Si se recorre hacia valares decrecientes tendientes al Si elemental, a la vez que su valor en concentración relativa se incrementa de 50% a casi l 00%, en un intervalo de tiempo de erosión de 330 min. Conforme la concentración atómica del Si aumenta y la del Coy Ni disminuyen, la BE de estos dos últimos materiales permanecen en valores por arriba de 778.3 y 852.8 eV, respectivamente, volares característicos de estado siliciuro. En la figura 3(a) y (6), para la muestra l y 2, respectivamente, para una ventana de energía de 0-5 y 5-1 O eV, se detectaron dos picos característicos, los cuales denominaremos SI (Shoulder-like) y BI (Bulk-like), respectivamente. De la figura 3, se puede observar que el BI se vuelve más prominente conforme se avanza en tiempo de erosión. Se observa totalmente lo contrario para el SI, el cual tiende a desvanecerse en función del tiempo de erosión. Este comportamiento se explica a partir de lo siguiente base: las muestras tienen diferente espesor (200 y 60 nm para la muestra l y 2, respectivamente). En la muestra 2, para tiempos de erosión mayo· --Omin ---3min (a) ·' 1.0 /· O.B • • · · 9min -·-· 30 mio /· I _- I I -..... -, I,' ,/ /. ·I .'1 :, :g_ a 80 Si2p <!., i d :i. 1 8o u l 60 ••. 40 20 • ·• o o Co2!!12 i • • 10 Ni28,2 ¡ • • 5 . 15 20 25 JO Tiempo de erosión (min) Fíg. 1. Perlil XPS correspondiente a lo muestra 2. CIENCIA UANL/ VOL VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2001 (b) 2 '§ 0.6 -e ~ w 0.4 oo \ 0.2 , ~ A o.o A A _/ 1.0 - - 0 min- - -3 min -··-· 30 min ···· 9min-·-· 18min ·' -~· ............ . (b) _., ' , ..... ·, (e) > (d) CoSi2 0.8 + Si Je ·e NiSi2 ~ 0.6 + -e Si ~ , -' . .. . . . \ \ 8 0.4 ., o 0.2 ' ..... - - . EF Energía de enlace (eV) ~ 30 W 10 O Energía de enlace (eV) Fig. 2. a) Espectros XPS a nivel de valencia o distintas tiempos de erosión para lo muestra 1. b) Espectros XPS o nivel de valencia o distintos tiempos de erosión paro la muestra 2. i' (a) I res a tres minutos de erosión, se está llegando en profundidad a la interfaz Si-película/Si-sustrato. En esta región se encuentra la porción del silicio que no reaccionó con el metal para formar compuestos de siliciuros de Co-Ni. Por otra parte, en la muestra 1, para 30 minutos de erosión, todavía se está lejos de llegar a la interfaz, por lo que el BI no es todavía tan detectable comparándolo con la otra muestra. Observando la figura 3, se puede inferir que de haber continuado el análisis en profundidad poro la muestra l (esto es, incrementando el tiempo de erosión más allá de 30 minutos), se hubiera detectado un comportamiento similar para todas las muestras. Esta observación está sustentada experimentalmente con la detectado por XPS a nivel del núcleo, donde el corrimiento en BE de la transición de Si2p tiende de estado siliciuro a estado elemental, conforme el análisis se acerca a nivel interfaz. Para la figura 3 a y b, se puede observar una estructura prominente en DOS para una ventana de 0-5 eV (con un máximo en alrededor de 2 eV) y otra para una ventana de ( 0-8 eV (can un máximo en 15 10 5 EF Energía de enlace (eV) Fig. 3. Cálculos teóricos de densidad de estados para el CoSi 2(a); NiSi 2 (b); Si (e); suma total de DOS. alrededor de 4 eV), para CoSi 2 y NiSi 2 , respectivamente, abajo del nivel de Fermi (E,). Mientras tanto, en la figura 4c se observan dos características prominentes situadas en una ventana de energía de 06 y de 6-1 OeV (esto última ventana con un máximo en alrededor de 4 eV) debajo de E,. La figura 4d es la curva resultante, donde la mayor parte de la contribución en DOS se encuentra en una ventana de 07 eV debajo de E,. Mientras tanto, en lo figura 4 se presenta una imagen de alta resolución perteneciente o una región que incluye a la interfaz siliciuro/Si(l 00), eje de zona [001]. En esta imagen se puede apreciar uno región identificada como CoSi 2 , la capa de óxido nativo del sustrato y una región cristalina de Si, perteneciente al sustrato. En la figura 5 se presenta un patrón de difracción de la muestra 1, del cual se indexaron diferentes planos cristalográficos pertenecientes a CoSi 2. Como la distancia interplanar entre planos de Si(l 11 ), CoSi 2 (111) y NiSi,(111) es muy similar entre ellos (3.12, 3.09 y 3.11 respectivamente), el círculo a puede contener planos de difracción pertenecientes a estos tres materiales. Los círculos indexados b, c y d se identificaron como planos de CoSi 2 {200}, CoSi 2 {220} y CoSi 2 {31 l }, con distancia interplanares de 2 .62, 1.89 y 1,61 A, res- OENC!A UANL /VOL. Vi, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 ~ - - - - - - - - A, 479 lilJ j �CAAAcrERlZACIÓN ESTRUCTUR.N. Y QUÍMICA DE SIUCIUROS DE (O-NI PREPARAIXJS POR ABLACIÓN DE LÁSER PUlSADO: UN ESTIJDIO EXPERIMENTAL Y TEÓRICO Para nuestras muestras, el crecimiento en intensidad (esto es, el incremento en el número de cuentas por el detector del equipo) de 81 (ver la figura 13, para uno ventana de 0-5 el/), se puede explicar en términos de un incremento en el conteo de electrones "s" donde el silicio en estado elemental es el que contri'. buye mayoritariamente a la concentración atómica total, conforme se avanza en tiempo de erosión. Asimismo, el decremento en intensidad de electrones "d" explica el correspondiente decremento de SI, conforme se avanza en tiempo de erosión . Del conjunto de datos experimentales y teóricos, lo información se interpreta de la siguiente manera: el SI característico surge de la contribución de d-TM del coba lto y níquel en estado siliciuro, mezclado (hibridación de orbitales) con estados "s" del Si. Esta tendencia de mezclado de orbitales, detectado en el experimento a nivel valencia es consistente con lo que reportan otros grupos de trabajo, tanto a nivel teórico como experimental. 17 , 19 ,22 ,23 pectivamente. Del patrón de difracción, conformado por puntos contenidos en anillos concéntricos, se infiere la naturaleza policristalina de la película resultante. En otras imágenes y patrones de difracción (no presentados aquí), para la muestra l, se identificaron microestructuras de siliciuros de Ni correspondientes a planos de f\liSi 2{ l l 1}, Ni 2Si{ l 00}, con una distancia interplanar de 3.11 y 3.28 respectivamente. A, Discusión El enlace químico de los SMT se forma de la hibridación de los orbitales 3sp del silicio con los orbitales d de los metales de transición. El enlace químico se desdobla en tres partes: orbitales de enlace, orbitales d de MT de no enlace y orbitales de antienlace. Esta descripción es aplicable para todos los SMT. 17 •18 Los metales densamente empaquetados tienden a mover los niveles electrónicos hacia una energía de enlace mayor. Este corrimiento en EB surge como consecuencia de la expansión de los cúmulos de los electrones de valencia. Esta expansión disminuye la repulsión coulómbica entre electrones del nivel de valencia y electrones del nivel del núcleo." En los perfiles de profundidad, donde la concentración atómica relativa de Si es muy cercana al l 00%, la BE registra valores de 99.2-99.3 eV; dadas las condiciones de concentración atómica, asumimos que en esta región de los perfiles, la señal de silicio debe corresponder a estado elemental. Para el resto de las regiones donde la concentración atómica relativa de Co y Ni se mantiene en valores mayores al l 0%, el Si se mantiene en estado siliciuro, aunque su valor en BE y la forma de la transición na se diferencia en forma alguna a la presentada por este mismo material en estado elemental. En las regiones de los perfiles de profundidad donde la concentración atómica de Si llega avalores cercanos a l 00%, todavía se logran detectar señales de Co y Ni, donde la BE para estos dos últimos metales registra valores correspondientes a estado siliciuro. Esto se debe a que en estas zonas, el Coy Ni tienen silicio estequiométricamente disponible para reaccionar y formar siliciuros. Por esta razón, asumimos que los valores en BE del Co y Ni, que se registraron a lo largo de los perfiles de profundidad, siempre corresponden a estado siliciuro, dadas las condiciones de estequiometría, temperatura y tiempo de tratamiento térmico. Para siliciuros del grupo 3d (como es nuestro m MANUEL GARCÍA MÉNDEZ Fig. 4. Sección transversal de una zona de interfaz siliciuro/ Si(l 00), muestra 1, donde uno región identificado como CoSi, se extiende hosto uno altura de ~20 nm a partir de lo copo d; Si0 2 . caso), la distribución de estados en el nivel de valencia para átomos de CoSi 2 , tiende a ser similor a la presentada por el NiSi,. 19 En general, el enlace químico principal, para siliciuros del grupo 3d, está conformado básicamente por interacciones covalentes entre orbitales Si3p y orbitales d de los metales de transición (d-TM), donde los estados 3p del silicio se hibridizan fuertemente. Por otra parte, el cobalto y el níquel poseen valores similares en electronegatividad. Debido a eso, se espera un com· portamiento similar en densidad de estados, cuan· do estos metales forman compuestos con el silicio, 20 tales como CoSi, NiSi, Co 2Si, Ni 2Si, CoSi 2 y NiSi 2•17• En un experimento de fotoemisión, el enlace resultante de la hibridización de orbitales entre el silicio y el metal, se detecta en el equipo como un in· 18 21 cremento o decremento en intensidad de d-TM. 17 • • 480 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _C _ I_EN_C~IA_U_A_ NL_/~VO _L ~. VI_, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 21111 En nuestro caso, debido a las condiciones experimentales de preparado de muestras, los espectros XPS (tanto a nivel de núcleo y valencia), pueden contener contribuciones de otras estructuras de siliciuros no detectables bajo nuestras condiciones experimen'. toles. Por lo tanto, no se descarta la contribución de otros compuestos a la DOS a nivel valencia. En los microestructuras observadas en la muestra 1, en nuestro caso particular, se detecta la presencia simultánea de siliciuros de Co y Ni, donde el NiSi creció a 600°C, por abajo de la temperatura repor: toda." Otras regiones de la muestra l no presentan un aparente arreglo cristalino; aunque el tratamiento térmico (temperatura y tiempo de calentamiento) fue suficiente para generar granos de CoSi y NiSi . d , 2 como m1croestructuras ominantes, las películas de p-Si y Ca-Ni se depositaron en una razón estequiom~tricamente más cercana a M:Si que a M:Si 2; ademas, la capa de óxido de silicio actúa como barrera de difusión, evitando la movilidad del metal hacia el sustrato. La explicación de este mecanismo se ajusta en términos de difusión de estructuras como función de la temperatura. Durante las primeras etapas del tratamiento térmico, se forma Ni Si a 250ºC y NiSi Y Co 2Si, ambos ortorrómbicos, ~ 350ºC mediante la difusión de Ni y Co hacia la película de Si. A500°C, la posterior difusión de átomos de Ca y Ni hocia capas profundas de la película de p-Si permite la formación de CoSi cúbico, coexistiendo con las rnicroestructuras de Ni 2Si, NiSi y Co2Si. Al llegar a 550ºC, se empieza a formar CoSi,. De esta mane~UANL/VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 • • r •• • . [111] • - 1cm •• • • • \ [110] . ~ Fig. 5. Patrón de difracción 1 muestra l, donde el círculo a contiene a la familia de planos de Si{l 11 ), CoSi {111} y NiSi,{111 }. Los círculos b, e y d pertecen o la l~milio de planos CoSi,{200}, CoSi 2 {220} y CoSi,{311}, respectivamente. ro, al final del tratamiento a 600ºC, durante una hora, se tiene la coexistencia de Ni 2Si , NiSi ' Cos·1, Co,Si y CoSi 2 con la fase adicional NiSi que se 2 forma en alguna etapa del tratamiento. En la región de la película de Si, cerca de la superficie del sustrato, la alta disponibilidad inicial de Si hace más favorable la existencia de disiliciuros como el tipo de estructura dominante, mientras que en las regiones alejadas del sustrato permanecen estructuras de siliciuros más ricos en metal. En concordancia, en las primeras regiones, los espectros XPS registran una respectiva BE para Coy Ni, situadas en valores ligeramente mayores que en las segundas. Esta descripción parece aplicarse a todas las muestras, considerando inclusive diferencias en espesor, y que una de ellas se trató térmicamente a 650ºC. Conclusiones Del estudio de XPS a nivel de núcleo y a nivel de valencia, cálculos teóricos de DOS y HRTEM realizado en películas de Co-Ni/p-Si depositadas por medio de PLD en sustratos de Si( 100) y Si(l l l) y tratados térmicamente para promover la formación de siliciuros se obtienen las siguientes conclusiones: - - - - - - - - - ~ - - - - - ~ 48lli!J �ÚRACTESZACJÓN ESTRUCTURAL YQUÍMICA DE SIUCIUROS DE (o-N1 PREPARAllOS POR ABLACIÓN DE LÁSER PULSADO: UN ESTIJDIO EJ<PE•MENTAI. YTEÓRICO MANUEL GARCÍA MÉNDEZ La película metálica depositada por PLD, a partir de un Blanca de Co-Ni, 50%-50%, contiene más Co que Ni. Las transiciones de Co2p 312 y Ni2p 312 presentan corrimientos en energía de enlace característicos de silicuros en sus rangos respectivos de 778.3-778.7 y 853.2-853.7 eV, mientras que la transición de Si2p 312 aparece en un ranga de 99.299 .5 eV. La capa de óxido de silicio actúa como una barrera de difusión que suprime la movilidad del metal hacia el sustrato de silicio. A nivel de valencia, se detectaron un SI y un 81 característicos en una ventana de 0-5 y de 5-1 O eV, aproximadamente. SI decrece en intensidad conforme se avanza en tiempo de erosión. Lo contrario sucede con BI. SI surge como consecuencia de la hibridización de estados "p" del silicio con estados "d" de los metales. BI es la contribución del silicio, tanto en estado elemental como en siliciuro. Los cálculos teóricos reproducen de manera muy aproximada la tendencia en DOS para silicuros de cobalto y níquel a nivel de valencia. Se identificaron algunas regiones nanocristalinas pertenecientes a estructuras de CoSi 2, Ni 2Si y NiSi 2• En esas zonas los granos de CoSi 2 son del orden de 20 nm de diámetro y de l O nm de diámetro para las regiones que contienen los granos de Ni 2Si y NiSi 2 ; existen otras regiones donde no se observa un aparente arreglo cristalino. Las tendencias en concentración de Coy Ni como función de la profundidad de erosión concuerdan con un modelo de formación y coexistencia de estructuras de Co2Si, CoSi, Ni 2Si y NiSi y la formación subsecuente de CoSi 2 y NiSi 2 • Se reporta por primera vez un estudio sistemático para un sistema Si-Co-Ni, donde se combina la técnica de depósito por ablación láser con estudios XPS de alta resolución y microscopía electrónica de alta resolución. Finalmente, los resultados obtenidos nos permiten corroborar que es posible fabricar películas delgadas de una combinación de compuestos de siliciuros de cobalto níquel de naturaleza policristalina. La película resultante como un todo conserva sus propiedades de conducción metálicas, pero con la ventaja de que es estequiométricamente estable (esto es, resistente a la oxidación, ya que los metales estudiados han reaccionado con el silicio). De esta manera, es tecnológicamente factible que películas delgadas de combinación Si-Ni-Co se puedan implementar como parte integral en circuitos de compuerta barrera, sustituyendo en su lugar a las pelí- lilJ 482 culos utilizadas actualmente, las cuales son puramente metálicas, y por lo tanto susceptibles a oxidarse. photoelectron spectroscopy (XPS) analysis, we detected chemical shifts of the Co2p and Ni2p transitions, characteristics of silicide binding energy, at respective ranges of 778.3-778.6 and 853.2853.6 eV. By means of high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) we identified sorne nonocrystalline regions belonging to C0Si2, Ni2Si and NiSi2 structures. Experimental results are complemented with theoretical density of states (DOS). Calculations were performed by means of extended Hückel theory (EHT) approximation. Agradecimientos El autor agradece al Dr. Mario H. Farías Sánchezsu apoyo, por haber facilitado las instalaciones del Centro de Ciencias de la Materia Condensada de la UNAM-Ensenada, para la parte de depósito de las películas y el análisis por TEM; al Dr. GrahDm Beamson, del Laboratorio de Daresbury, Inglaterra, por las facilidades otorgadas para realizar las medidas de XPS de alta resolución. Esta trabajo fue financiado por CONACYT-Méxica (proyecto de instalación I39274-E) y PAICYT-UANL-México (proyecto CA750-02). Asimismo, el autor agradece a la dirección de la FCFM, a cargo de la M.C. Carmen de la Fuente García, el apoyo brindado para presentar este trabajo en el ECOSS-21 /NAN0-7 (Congress on Surface Science and Nanotechnology ), celebrado en Malmo, Suecia, del 24 al 28 de junio del 2002. Keywords: X-ray photoelectron spectroscopy, Co silicides, Ni silicides, Density of states. Referen cias l. AH. Reader, AH. van Ommen, P.J.W. Meijs, RAM. Woltars y D.J. Oostra. 1992. "Transition metal silicides in silicon technology". Rep. Prog. Phys. 56: 1397-1467 p. 2. D.H. Zhu, Y.G. Chen y B.X. Liu. 1995. "Formation of a CoSi layer by Co ion . 1 2 1mp antation using a metal vapor vacuum are ion source". Nucl. lnstr. And Meth. In Phys. Res . B. l Ol: 394-399 p. 3. K. Maex, 1995. "CoSi 2 : an attractive alternative to TiSi,"- Semiconductor lnternational. March 95: 75-80 p. 4. M. Ostling y C. Zaring. 1995. "Thermal properties of transition metal silicides". En: K. Maex y M. van Rossum. Primera edición. "Properties of metal silicides". lnspec data review series. London. 14: 31-52 p. 5. J.S. Moa y S.T. Hsu. 1996. "Reaction of amorphous silicon with cobalt and nickel silicides befare disilicide lormation". Mat. Res. Symp . Proc. 402: 185-190 p. 6. J.A. Kittl y Q.Z. Hong. 1998. "Sel/ aligned Ti and Co silicides far high performance sub-0.18 (m CMOS technologies". Thin Salid Films . 320: 110-121 p. 7. K. Maex, l. De Wolf, D. Howard, A Steegen y A Lauwers. 1998. "TiSi2 and CoSi2: relevan! materials issues lar deep sub-micron technologies". Stress induced phenomena in metallization. Fourth lnternational Workshop: 427-438 p. 8- C.M. Comrie y R.T. Newmann. 1996. "Dominan! dillusing species during silicide lormation". J. Appl. Phys. 79(1 ): 153-156 p. 9- S. Mantl, M. Dalle, St. Mesters, P.F.P. Fichtner y Resumen Por medio de la técnico de depósito de láser pulsado (PLD), se prepararon películas delgadas de CaNi/p-Si depositadas sobre sustratos de Si (l 00). las muestras se sometieron a tratamientos térmicos en vacío para promover la formación de siliciuros. Oe los análisis realizadas con XPS se detectaron corrimientos químicos para las transiciones del Co2p y Si2p, las cuales son energías de enlace caracteristicas de siliciuros, en el rango de 778.3-778.6 eVy 853.2-853.6 eV, respectivamente. Por medio de microscopía electrónica de alta resolución (HRTEM) se identificaron regiones nanocristalinas de estrudu· ras de CoSi 2 , Ni 2Si y NiSi 2 . Los resultados experimentales se complementan con cálculos teóricos de densidad de estados (DOS). Los cálculos se llevoron a cabo utilizando la Teoría extendida de aproximación de Hückel (EHT). Palabras clave: Espectroscopia lotoelectrónico de rayos X, Siliciuros de Ca-Ni, Densidad de estados. Abstract By means of pulsed laser deposition (PLD) we pre pared Co-Ni/p-Si thin films upon Si(l 00) substrates. Samples were thermally treated in vacuum in arder to promete silicide formation. From X-ray CIENCIA UANL/VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE~ H.L. Bay. 1995. "Paterning method far silicides based on local oxidation". Appl. Phys. Lett. 67(23) 3459-3461 p. l O. A. Lauwers, K. K. Larsen, M. van Hove, R. Verbeeck, K. Maex y M. van Rossum. 1995. "Electrical transport in (1 00)CoSi/Si contacts". J. Appl. Phys. 77(6): 2525-2536 p. 11 . H. Luth, 1995. "Surfaces and Interfaces of Sol id Materials". SpringerVerlag. Tercera edición. New York. 195 pp. 12 . E.C. Janes, N.W. Cheung y D.B. Fraser. 1995. "Low temperature procesing of shallow junctions using epitaxial and polycrystalline CoSi2". J. 0 / Electr. Mat. 24(7): 863-873 p. 13. G. Beamson y D. Briggs. 1992. "High Resolution XPS of Organic Polimers: the Scienta ESCA300 database" . Primera edición. John Wiley and Sons. Chichester. 293 pp. 14. G.A. Landrum, YAeHMOP (Yet Another extended Hückel Molecular Orbital Program) version 3.0 1 Cornell University, lthaca (New York) 1999. 15. S. Alvarez. Ta bles of Parameters far Extended Hückel Calculations, Universitad de Barcelona Barcelona. 1993. ' 16. D.H. Galván, I.L. Garzón, P. Santiago and M.J. Yacarnán, Fullerene Sci. Technol. 6 (1998) 867. 17. J. Derrien 1995. "Electronic bond structure in TM silicides". En: K. Maex y M. van Rossum. Primera edición. "Properties of metal silicides". lnspec datareview series. London. 14: 155-163 p. 18. S. Hora e l. Ohdomari. 1988. "Chemical trend in silicide electronic strocture and Schottky-barrier heigths of silicide-silicon interfaces". Phys. Rev. B. 38(11 ): 7554-7557 p. 19. B. Kim, K.J. Kim and T.H. Kóng, Appl. Surf. Sci. 152 (1999) 44. 20. D. van der Marel, A Damascelli, K. Schulte and A.A Menovsky, Physica B 244 (1998) 138. 21. C. Detavernier, T.R.L. Van Meirhaeghe, F. Cardan and K. Maex, Thin Salid Films 384 (2001) 243. 22. S.I. Kurganskii y N.S. Pereslavtseva, Phys. Stat. Sol. B 218 (2000) 431. 23. J.C.S. Kools, 1994. "Pulsed laser deposition of meta Is". En: D.B. Chrisey y G.K. HuBller. Primera edición. "Pulsed Laser Deposition of Thin Films". John Wiley and Sons. New York. 455471 p. 24. L.A. Clevenger y R.W. Mann. 1995. "Formation ofepitaxial TM silicides". En: K. Maex y M. van Rossum. Primera edición. "Properties of metal silicides". lnspec datareview series. London. 14: 61-70p. .-...... _,,._.,.lJANL/VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE_2_00_3_ _ _ _ _ _ _~ - - - - - - - - - - - ~ ~ 483 1 lil) �DESARROLLO y EVALUACIÓN DE FORMULADOS DE B. THURINGIENS/5 CONTRA ÜJATRAEA SACCHARAL/5 ERICK DE LUNA SANnUANA*, H1RAM MrnRANo R.**, Luis J. GNJ.N WoNG*, KAr1usHKA ARÉVALO N1Ño*, l.JUA H. MoRAlfS R." Actualmente las plagas de insectos de cultivos agrícolas y árboles forestales representan un gran problema para todos los países, por tal motivo, para llevar a cabo un control de éstas, se aplican anualmente 2.5 millones de toneladas de productos químicos. 7 Recientemente la humanidad, preocupada por solucionar los problemas de contaminación ambiental ocasionados por el uso indiscriminado de insecticidas químicos para el combate de plagas, ha implementado un programa de mane¡o integral de plagas, del cual forma parte importante del control biológico, definido como "el mane¡o de enemigos naturales (depredadores, parásitos, y patógenos de plagas) y enemigos benéficos selectos (ciertos antagonistas y alelópatas) y sus productos, para reducir poblaciones de plagas y sus efectos". 6 Las perspectivas de éxito del control biológico son alentadoras, de manera que gran cantidad de investigaciones se están realizando enfocadas en llevar a cabo la producción comercial a gran escala de bioinsecticidas, para la protección de los cultivos D El presente artículo estó basado en la investigación «Desarrollo de formulaciones de Bacillus thuringiensis o partir de gelatina y/ o pectina y evaluación tóxico contra ef barrenador del tollo de lo caño de azúcar Diotroeo sacchoralis fobricius», galardonado con el Premio de Investigación UANL 2002 en lo categoría de Ciencias Naturales, otorgado en sesión solemne del Consejo Universitario de la UANL, en septiembre de 2003. m agrícolas.,., Dentro del control biológico microbiano se conocen alrededor de l 0,000 especies de microorganismos, dentro de los cuales están 2,000 microorganismos patógenos de insectos. Bacillus thuringiensis sobresale entre los bioinsecticidas de más éxito comercial, ya que actualmente representa el 90 % de los bioinsecticidas usados.' Aunque su uso es limitado, comparado con los insecticidas convencionales, existe un creciente interés en el mane¡o integral de plagas (MIP), debido a un menor riesgo de desarrollo de resistencia a políticas nacionales sobre el uso de los pesticidas convencionales y a los altos costos de desarrollo de nuevos insecticidas químicos.' Cabe destacar que en la actualidad no existen formulaciones de Baci//us thuringiensis con actividad tóxica contra Diatraea saccharalis, sin embargo hoy reportes exitosos acerca de la existencia de productos con actividad tóxica contra otras plagas, como en el caso de Ostrinia nubila/is, Ga//eria me//one//o, Plodia interpunctella y Anagasta kuehniella, los cuales pertenecen a la familia Pyralidae, al igual que D. saccharalis. Esto nos hizo postular la hipótesis de que 'Departamento de Químico-Bioquimico del Instituto Tecnológico de Durongo, Durango, Dgo. ••Laboratorio de Microbiología Industrial y del Suelo. Departamento de Microbiologío e Inmunología. Facultad de Ciencias Biol6gicos, UANL. Manuel l. Borrogón Esq. Pedro de Albo SIN C.P. 66451, Son Nicolás de los Garza, N.l. Telefox (O 1-81-8376-45-37). Cd. Universitario. erickluson@yohoo.com, lmorales@ccr.dsi.uanl.mx. 484 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _:C,:1'"-' ENCIA UANL/VOL "1, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE"ª E~cK DE LuNA SANTJLIANA, H1RAM MEDRANO R., Luis J. GA!ÁN WoNG, KAr1usHKAARÉVA10 N1Ño, LtLIA H. MoRAJ.Es R. Diatroea saccharalis podría ser susceptible a ser controloda por Bacillus thuringiensis. El insecto barrenador del tallo de la caña de azúcar O. saccharalis es la plaga más importante que otoca a los cultivos como la caña de azúcar, maíz, sorgo, arroz y zacates forra¡eros. El impacto que presenta este insecto radica en su amplia distribución a lo largo del Continente Americano, llegando a causar índices de infestación de entre el 30- 35% de los cultivos de caña de azúcar y maíz a nivel nacional. 3 En México, el gusano barrenador del tallo de la caña de azúcar (Lepidóptero: Pyralidae) se encuentra distribuido en todas las áreas donde se siembran estas gramíneas; sin embargo, sólo en dos lugares alcanza niveles de daño muy importantes, Sinaloa y Tamoulipas.3 Los ingenios de Sinaloa presentan índices de daño que varían del 15% al 30% de los entrenudos barrenados, lo que ocasiona pérdidas de dos a diez toneladas de caña por hectárea. 3 Materiales y métodos Implementación de la cría masiva de D. saccharalís Se implementó la cría de D. saccharalis con la dieta artificial de Shorey. Dada la existencia de varias dietas específicas reportadas para la cría masiva de Diatraea saccharalis tales como Pan, Y. S. 196 l; Wongsiri, T. 1962; Miskiem, G. W. 1965; Saloma, H. S. 1967; Bailey, D. L. 1968, por comparación con éstas, se hicieron modificaciones a la dieta de Shorey. La cría se estableció a partir del estadio pupal. Conforme se implementó la cría se optimizaron las condiciones ambientales y operacionales. !raciones para determinar la concentración letal media (CL50). Los extractos de B. thuringiensis fueran incorporados a la dieta artificial en las dosis de l O, 25, 35, 55, 65, 75, 85 y l 00 µg/ mi. Los resultados fueron analizados mediante un análisis probit, y se seleccionó la cepa más tóxica. Determinación del tiempo letal media (TL 5J de B. thuríngíensís contra D. saccharalís. A la cepa que presentó la mayor actividad tóxica a una DL50 ba¡a, se le determinó el tiempo letal medio contra D. saccharalis, mediante un bioensayo de incorporación a la dieta, donde se adicionó el extracto de Bacillus thuringiensis a la concentración letal media (CL50 ), determinado anteriormente. La mortalidad se registró diariamente por espacio de siete días consecutivos. Bioensayo de preferencia alimenticia. Para hacer los bioensayos de preferencia para D. saccharalis se elaboraron soportes de formulación granulares a partir de pectina, gelatina, una mezcla de gelatina y pectina en proporción l: l y l :2 como matrices encapsulantes, solos o en combinación con un aditivo fagoestimulante como la melaza, polvo de maíz (pano¡a), polvo de zanahoria y coax, en una proporción del 4%. Los soportes se elaboraron sin extracto de B. thuringiensis por el método descrito por Morales y cols., 1998. En total se elaboraron 20 soportes. Para hacer el bioensayo de preferencia de alimentación para D. saccharalis se uso el método de dos alternativas descrito por Bartlet y cols., 1990. Los resultados fueron analizados mediante un análisis de varianza simple. Formulación de Bacíllus thuríngíensís. Evaluación preliminar del efedo tóxico de ex- tractos espora cristal de B. thuríngíensís contra D. saccharalís. Para seleccionar una cepa de 8. thuringiensis con actividad tóxica contra D. saccharalis se probaron cepas nativas y de colección, mediante bioensayos de incorporación a la dieta ba¡o las dosis de 50 y 500 µg de extracto de B. thuringiensis por mi de dieta, utilizando larvas de Diatraea saccharalis de dos días. Los resultados se analizaron por un ANOVA simple. Determinación de la dosis letal media (CL 5J de B. thuríngíensís contra D. saccharalís. De la o las cepas anteriores que presentaron una actividad tóxica mayor al 60% en contra de Diatraea soccharalis, se les realizó un bioensayo utilizando ocho concenOENCJA UANL/VOL. 1,1, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 Posteriormente se desarrollaron formulados granulares y asper¡ables con el soporte y aditivo más aceptado por D. saccharalis, usando B. thuringiensis al 7%. Los formulados granulares se elaboraron de acuerdo al método reportado por Morales L., 1996. Para elaborar los formulados asper¡ables, se utilizó el método descrito por De Luna S., E., 1998. Evaluación de los formulados a nivel de laboratorio. Una vez obtenidos los formulados se realizaran bioensayos en laboratorio para determinar la actividad tóxica de B. thuringiensis en los formulados. Para los formulados granulares se utilizó el método reportado por Dunkle y Shasha, 1988. Además fueron evaluadas una formulación comercial de B. thuringiensis, de nombre Lepinox® y otra formula- 48sm ! ! �ÜESARROLLO Y EVALUACIÓN DE FORMULADOS DE 8. THURJNGIENSfS CONTRA DIATRAEA SACCI-IARALJS ción bioquímico a base de ácidos grosos saponificables de soya, de nombre Biodux®, comercializados por Abott Lobs. y Duxon APS, respectivamente. Los resultados fueron analizados mediante ANOVA. Poro los formulados osperjobles, se calculó lo cantidad del formulado seco o reconstituir en aguo estéril, poro incorporarse o lo dieta artificial poro D. socchorolis o los dosis de 50 y 500 µg de B. thuringiensis / mi de dieto. Además, fueron evaluados o las dosis antes mencionadas, dos formulaciones comerciales. La mortalidad se registró a los siete días y fueron analizados mediante un ANOVA. Evaluación de los formulados a nivel de invernadero. Para evaluar los formulados en el invernadero se usaron plantas de maíz var. Hualahuises de 15- 25 días de edad. La eficacia de los formulados granulares y asperjables desarrollados poro el control de O. saccharolis fue evaluado aplicando las formulaciones granulares en el cogollo a rozón de l 00 mg del formulado/ planta, mientras que las formulaciones osperjables se aplicaron por aspersión cubriendo todo el follaje. Los tratamientos se infestaron de manera artificial con diez larvas de Oiatraea soccharalis de dos días. Los tratamientos evaluados los conformaron 12 lotes de 15 plantos coda uno. El daño se evaluó por la longitud de los túneles que D. saccharalis hizo en los tallos de maíz, poro lo que se cortaron desde la base los 15 plantos de cada tratamiento (M. McGuire y cols., 1994). Resultados y discusiones Inicialmente se realizó una comparación en base a la composición de los dietas paro la crío específica de O. saccharalis y la dieta artificial de Shorey. En base a esto, se analizó que todas las fuentes nutrimentales básicos estuvieran presentes tonto en las dietas específicas como la de Shorey. Solamente dos de los componentes de las dietas específicas estaban en mayor proporción, estos componentes eran la sacarosa y el agar, los que se incrementaron de 13 a 25gr y de 14 a 20 gramos, respectivamente. La cría fue implementado en nuestro laboratorio o partir del estadio pupal, con 30 pupas donadas por el Departamento de Agricultura de Estados Unidos, en Wesloco, Texos. El ciclo del insecto criado bojo condiciones de laboratorio de 26- 27ºC, 70B0% de H. R. y un fotoperíodo de 12/12 h fue de 36- 40 días, correspondientes a cinco días paro el paso del huevecillo a larva, 20- 24 días del paso de lil] 486 - - - - - - - ER1CK o, LUNA SANTlllANA, H1RAM MmRANo R., Luis J. GAIÁN WoNG, i<ATIUSHKA /\Rt-lN.o N1No, L1L1A H. MoRN.Es R. Posteriormente, teniendo seleccionadas las cepos microbianas útiles para controlar o D. saccharalis, la siguiente fase consistió en seleccionar la cepa más tóxica. Poro ello se procedió a llevar a determinar la concentración letal media (CD50 ) paro las cepas GM7, GMlO, GM34, HD133, HD55l y para las combinaciones equimolares de las cepas GM l 0/ GM34 y HD 133/ HD55 l . Etapas del desarrollo de B. socchorolis. larva a pupa, 7-9 días del pasa de pupa o adultoy 3-4 días de adulto. Una vez establecida la cría de Oiatraea socchorolis por cinco generaciones se procedió o probar el electo tóxico de 12 cepas de Baci//us thuringiensis, de las cuales tres son cepas nativas y nueve de lo colección H.D. Entre las cepas ensayadas estuvieron la GM 7, GM l O, GM 34, HD2, HD 9, HD 29, HD 37, HD 59, HD73, HD133, HD137 y HD55l, 101 que fueron seleccionadas en base a su toxicidad contra lepidópteros y el contenido de proteínas Cry. Al evaluar el efecto de toxicidad que presentaron estos cepas seleccionamos a la GM34, HD 133, HD 551, GM7 y GM l O, yo que ocasionaron más del 60 % de mortalidad bajo a la concentración de 50µg/ml (tabla 1). Tablo l. Ensayo preliminar del efecto tóxico de c Bocillus thuringiensis contra Diotreo soccha µ ± a del número de larvas muertas bajo la dosis de 500 µg de B. l0.67 ± 2.08ab 20.33 ± \.15abc 61 GM 10 13.33 i 2.0bb 21.00cr I.OOab 61 GM34 17.33± 2.08a 21.33 r 3.06ab n HD2 2.67! 1.53c 15.67 ~ 1.15c )1 H09 2.33 , 1.53c 3.33 :1: 1.53c 11 HD29 6.33 ! 2.52bc 22.00 :i O.OOab 57 HD37 2.67 .~ 0.58, 18.67 ± 0.58.abc ti HD59 2.67::. 1.53c l 8.00 ± O.OObc HD73 7.00o:O.OObc 18.33 ± 2.89bc "ll HD 133 12.33 ± 2.08ab 23.33 ± 2.08a 11 HDl37 8.00 ± 2.00bc 21.33±2.08ab GM7 • • z ~ o 40 20 CEPA •GM7 :s HD133 ~ GM10 HD551 •GM34 t!IGM1CVGM34 de una dosis bajo para matar el 50% de la pobla- Uml. ción. " HD551 12.33±5.77ab 21.33 i O.S8ab 67 control 0.00±0.00c 0.00 1 0.00c o N= J800 larvas, n= 75, a~ mortalidad ocasionada por la dosis de B. tlmringiensis de~ mi; valores seguidos por letras iguales, no son diferentes significativamente; le~ en, corresponden al análisis de las variables número de larvas muenas bajo la dosis dt 11'1 la dosis de SO µg de B. ,.t mi y tipo de ~pa; le~ en n~grocorr_espondcn aJ análisis<k'; variables número de larvas muertas baJo la dos1s de bajo la dosts de 500 µg de B. 1.1 • tipo de cepa CIENCIA UANL;voi VI, No. 4, OCTIJBRE-DICIEMBRE:t!I Tabla 11. Selección de soportes de formulación poro Bacillus Thuringiensis con caróder fogoestimulonte poro Diotroeo socchomlis Sopone~ µ ± o del número de lal"lla~ muertas bajo la dosis de SOµgde B. tlml. µ ± rr dd número de lanas muena5 baJo la dosis de 500 µg de B. PorccntaJe tJml. mortalidad de GIPan 4.59± 1.99a Cato 3.85:t: , .90ab ,. GI Me! 2.85± J.75cJ 2 Gl Zan 2.85:t:1.75a:l ;r G!:Po 1:2 Pan 2.8 b. 1.62cd ;r Gl:Po 1:1 Pan 2.59±1.62afef ;r GI 1.37± 1.Wtijk l' Gl:Po I:! 1.14:t: 1.22ijk Po Pan 2.62t1.73cde Gl:Po 1:2 Mcl 2.13± l .67defgh Gl:Po1:1 Me! 2.18:t l.62dcfg Gl:Po 1:2 Coa 1.9li:- l.55efgh Gl:Po l:l Za l.84:t:1.45fghi I' 4' GICoa 1.72± 1.43ghij Gl:Po 1:2 Zan 1.53± 127ghijk Po Coa 1.51:t:1.47ghijk PoMel 1.58:t: 1.2.Sghijk Gl:Po1:1Coa 1.51± 1.23ghijk ,. Po Zan 1.11:t:1.03ijk Gl:Po !:2 1.05:t:1.~ 5° Po 0.83±0.901,; . .,. .,. .,. .,. T' 8º ,,, ,". 11' N'" 2100 comparaciones, n' 100 comparaciones: valores seguidos por letras iguales no son diferentes significativamente; letras en gris corresponden al anilisis de las variables tipo de sopone contra número de larvas atraidas; R. P.•· rango de preferencia; PIP pectina, G!= geltina, Gl:Po=c gelatina- pectina, pan= panoja. mcl' melaza. coa"'-Coa,;, zan= zanahoria. • HD13a/HD551 Fig. l. Determinación de lo CL50 paro cepos de Bocillus thuringiensis Tóxicas contra D. soccharalis. µ±a del número de lar"as muertas bajo la dosis de SOµgdeB.t/ml. Cepa" Las concentraciones letales medias obtenidas fueron de 95,99 µg/ mi para la cepo GM7, 104.99 µg/ml para la GMl0, 33.2lµg/ mi para la GM34, 85.63 µg/ mi para la HDl 33, 67.22 µg/ mi para la HD55 l, 65. 91 µg/ mi paro la combinación GM l 0/ GM34 y 67.68 µg/ mi paro la combinación HD 133/ HD55l (figura l). Basándose en estos resultados la cepa GM34 de B. thuringiensis fue seleccionada, ya que resultó ser la más tóxico, dado que se requiere melaza (GI- mel); en segundo, presentando como Medias ± D. Std. 4.59 ± l .99, 3.85 ± l .90 y 3.14 ± l .85 larvas atraídas, respectivamente (tabla 11). Una vez seleccionado la cepa microbiana más tóxica, se llevó a cabo la determinación del tiempo letal medio (TL50 ), siendo estos tiempos letales medios de 3. 9, 3.6, 4. 7, 4. 7, 5.4 y 5.0 días, resultando como TL50 promedio 4.55 ± 0.667d para esta cepa contra D. sacchara/is. Teniendo caracterizada toxicológicamente lo cepa más tóxica, la siguiente estrategia consistió en diseñar un soporte de encapsuloción del ingrediente activo microbiano, que tuviera un efecto /agoestimulante poro D. saccharalis. Poro ello se diseñaron 20 soportes a partir de cuatro matrices encapsulantes y cuatro aditivos /agoestimulontes, los cuales se evaluaron contra trozos de 0.25 cm'. De estos los tratamientos mayormente aceptados fueron los compuestos de gelatina panoja (Glpon) en primer lugar, y la caña de azúcar y gelatina OENCJA UANL / VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 Al comprobar el efecto que tienen los soportes con lagoestimulantes y los que carecen de ellos, evaluando como parámetro de comparación con trozos de coña de azúcar, se aprecia que los soportes que poseen lagoestimulantes comparten el primer lugar de preferencia en comparación con los que carecen de estos aditivos (tabla 111). Uno vez teniendo seleccionado la cepa más tóxico de Bacillus thuringiensis y los soportes de formulación más aceptados, mediante preferencia alimenticia, se procedió a elaborar los formulaciones, que Tabla 111. Efecto de lo presencia o ausencia de fagaestimulantes en los soportes de formulación paro B. thuringiensis contra D. sacchorolis Soporte µ ± a del número de !ar\'as atraídas Rango de preferencias U5± 1.90a ,. o! 2.23 ± !.76 a Iº Soporte , fagoestimu!antes "' 1.10tcl.23b Z' Caila de azúcar ' Soporte e, fagocstimu:antes N= 2100 comparaciones, n 1= 100, n1= 1600, nl= 400; valores seguidos por letras iguales. no son diferentes significativamente; letras en gris corresponden al análisis de !as "ariables sopone con/ sin fagoestimulan1 e contra número de larvas atraídas 487 lil] �DESARROLLO Y EVALUACIÓN DE FORMUlADOS DE 8. THURINGIENSIS CONTRA ÜI.A.TRAEA SACCHARALJS consistieron en hacer la mezcla de la matriz encapsulante, del aditivo fogoestimulante al 4% y del extracta espora- cristal de B. thuringiensis al 7%. En la elaboración de las formulaciones granulares y asperjables se utilizaran los soportes compuestos de: gelatina- panoja y gelatina- melaza. Las formulaciones desarrolladas fueron cuatro, estando constituidas de gelatina panoja y gelatina- melaza como formulaciones blanca, y de gelatina- panoja B. t. 7% y gelatina melaza B. t. 7%, como formulaciones con ingrediente activo para el biacontrol. Se evaluaran en el laboratorio cuatro formulaciones granulares desarrolladas contra dos formulaciones biológicas comerciales. La formulación más efectiva resultó ser la constituida por gelatina-panoja-B.t.7% en primer lugar con 100% de mortalidad, en segundo lugar quedó el Lepinox®, can 88% de mortalidad, y comparte el primer y segundo lugar el tratamiento gelatina-melaza-8.t. 7%, por lo que las formulaciones desarrolladas resultaron más efectivas que las comerciales, esto debido a que el diseño adecuado del soporte de formulación ocasiona que nuestros formulados sean más efectivos (tabla IV). La mortalidad ocasionada a las 24 horas es baja, obla IV. Evaluación a nivel laboratorio de lo actividad tóxico de los formulaciones granulares de B. thuringiensis contra Diatroeo saccharalis. 24 horas Soport, µ±adelNo.de larvas muertas %de mortalidad•1 Ge!atina-paooja•B. / 8.00 .: 1.41 • 40 '4 Gel1timt•mclaza-B. 6.40 ± U~ • b 32 ... Lcpinox ® Biodux • t 5.20 -r 2.77 b 0.40 :t O.SS t Gcla1ina-panoja-lko 000 • 0.00 e Gelatina-mc!ua-&o. 0.00 .t 0.00 ~ 26' 2% 0% ,., - 7 dias R.deT. ,. ,. ,. '" '" ,. %de R. de T. 100¾ ,. 92'/4 ,. 18% 3' " 0% •• ,. O¼ l' ERICK o, luNA SANTIUANA, HtRAM MmRANo R., lu~J. GAfÁN WoNG, KATIUSHKAARÉVALO Nulo, u,.., H. MORALES R. con B. thuringiensis), Biodux®, Lepinox® asperja ble, Lepinox® granular y un control. Las tratamientos menos afectados debido a la protección producida por los formulados son el de gelatina- melaza- B./.asperja ble, gelatina- panoja- B. /.- asperjable, Lepinox®- asperjable y gelatina- panoja- B. /.. granular presentando 0.00 ± 0.00, 0.06 ± 0.26, 0.87 ± 1.68 y 1.73 ± 2.34 entrenudos afectados respectivamente, correspondiéndoles el O, 1, 13 y 27% de entrenudos afectados (tablaV). Además, en la tabla anterior se aprecia que los formulaciones asperjables san más efectivas que los Tabla V. Evaluación a nivel invernadero de la actividad de las formulaciones contra Diatraeo saccharalis. FonnuJadoN• ,.,, µ±a del número de entrenudos afectados Porciento de Gel•mCl•B,l,•Asp 0.00 ± 0.00 a 0% Gel•pan•B.1.·Asp. 0.07 ± 0.26 a 1% ± 1.68 a JJ Rango de proteceióa ,. ,. ,. Lepino;,; ®·Asp. 0.87 Gel•pan·B.r.•Gran. !.73± 2.34 ab 27% 1·. 2· Gel•meJ.B.1.-Gran 3.80 ±2.81 be 59% 2•, 3° Biodux ® 3.87 ± 4.26 be 60¼ 2º. Jº Lepinox ®-Gran 4.73 ± 2.34 e 73"o Gel-pan-Bco.•Gran. 4.93 ± 1.62 e 76% ,. Gel•mcl-Bco.-Asp 5.60±2.20c 87% 3' Control 6.33 ± 2.29 e 98% ]' Gl-pan-Bco.-Asp. 6.47 ± 2.23 e 100% ]' Gl-mel-Bco.-Gran. 6.47 ± 1.85 e 100% • 13% J' N= ISO, n= 15; valores seguidos por letras iguales, no son diferentes significativarnaiic. letras en azul corresponden al análisis de las variables; tipo de fonnulación gram1lar IXII B. thuringiensis contra nlimero de larvas muenas. formulaciones granulares y dentro de cada tipo de formulada (granular o asperjable) las formulaciones desarrolladas son mejores que las comerciales. mente, a la concentración de 50µg/ml. La concentración letal media de las cepas GM34, HDl 33, GMlO, HD551, GM7, GM7/GM34 y HD133/ HD55 l son 33.21 µg/ml, 85.63 µg/ml, 104.99µg/ mi, 67.22µg/ml, 95. 99µg/ml, 65.91 µg/ml y 67.68 µg/ml, respectivamente. El tiempo letal medio para la cepa GM34 contra Oiotraea saccharalis es de 4.55 ± 0.67 días. Los soportes de formulación que presentan el más alta carácter fagoestimulante son los constituidos de gelatina- panoja y gelatina melaza, presentando cama Medias ± D. Std. 4.59 ± l. 99 y 3.14 ± l.85 lorvos atraídas. Las formulaciones granulares más tóxicas contra Dialraea sacchara/is a nivel laboratorio son las constituidas de gelatina- panoja- B.t., gelatina- melaza- B.t. y Lepinox®, causando un 40, 32, y 26% de mortalidad a las 24 horas, incrementándose a 100, 92 y 88% de mortalidad a los siete díos. Los formulados más efectivas a nivel invernadero son las conformadas par gelatina- melaza- B.t.osperjable, gelatina- panoja- B.t - asperjable y lepinox® asperjable, produciendo el menor número de tallos afectados y de entrenudos afectados, reflejándose en un mayor desarrollo de las plantas. Los mejores tratamientos para llevar a cabo un control efectiva lo conforman los formulados osperjables. Agrad ecimientos Resume n aunque ésta se incrementa considerablemente a los siete días, ya que el TL50 es de 4.55± 0.67 días. A continuación, can la finalidad de corroborar la eficiencia de los formulados a nivel de laboratorio, las formulados fueron ensayados en invernadero, utilizando plantas de maíz de la variedad Hualahuises. Fueron evaluados 12 tratamientos: cuatro formulados granulares (das blanco y dos con B. lhuringiensis), cuatro formulados asperja bles (dos blanco y dos li!J 488 _ _ _ Se logró implementar la cría de Dia/raea saccharolis en el laboratorio, donde el cicla completo del insec· to fue de 32 a 36 días, bajo las condiciones de 26· 27°C, 70-80% de humedad y un fotoperíodo de 12/ 12 horas luz. Se adecuó la dieta artificial de Shorey, modificando la cantidad de azúcar de la dieta de 13 a 25 gr./ Ly la cantidad de agar de 14 a 20 gr.1 L de dieta. Las cepas de Baci/lus thuringiensis mós tóxicas contra Dialroea saccharalis, son la GM34, HDl 33, GMl O, HD551 y GM7, causando un 77%, 71 %, 69%, 67% y 62% de mortalidad, respectivo· -~~~-------------C_IEN _C _IA_ U _AN _ l/_VOL V1, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRf 21111 Palabras clave: Bacillus thuringiensis, Diatraea saccharalis, Control biológica, Caña de azúcar, Formulados. Abstract los autores desean expresar su agradecimiento al CONACYT, par el a payo recibido para esta investigación, a través del proyecto 29365 B. Asimismo, los autores agradecen el apoyo recibido de la Universidad Autónoma de Nuevo León, a través de los proyectos PAICYT (CN160-99, CN312-00). Conclusiones N= 600, n'-' 100, n1= 25; valores seguidos por letras iguales, no son diferentes significativamente; letras en gris corresponden al análisis de las variables; tipo de formulación contra número de larvas muertas; R. de T.= rango de toxicidad tóxicas por orden de intensidad fueron la GM34, HD133, GMlO, HD551 y GM7. Las LD 50 obtenidas fueron: 33.21 mg/ mi para la cepa GM34, 67.22 mg/ mi para la cepa HD551, 85.63 mg/ mi para la cepa HD133, 95.99 mg/ mi para la cepa GM7, 104.99 mg/ mi para la cepa GMlO, 65.91 mg/ mi para la combinación de cepas GM 10/ GM34 y 67.68 mg/ mi para la combinación de cepas HD 133/ HD55 l. Con esto la cepa más tóxica de Bacillus thuringiensis resulta ser la GM34. El TL para 50 esta cepa fue de 4.55 ± 0.67 días. Los soportes con la mayor acción fagoestimulante fueron la gelatinapanoja y gelatina- melaza. Las formulaciones granulares más toxicas a nivel laboratorio son las constituidas de gelatina- panoja- B.t., gelatina- melaza- B.t. y Leptinox®, causando un 40, 32, y 26% de mortalidad a las 24 horas, incrementándose a 100, 92 y 88% de mortalidad a los siete días. A nivel invernadero, los formulados más efectivos fueron los conformados por gelatina- melaza- B.t.- asperjable, gelatina- panoja- B.t.- asperjable y leptinax® asperjable, produciendo el menar número de tallos afectados y de entrenudos afectados, reflejándose en un mayor desarrollo de las plantas. Poro desarrollar una formulación de Bacillus lhuringiensis para el control de Oialraea saccharalis establecimos la cría masiva de O. saccharalis en el laboratorio. El ciclo de desarrollo consta de 36- 40 días bajo las condiciones operacionales de 26-27ºC, una humedad relativa del 80% y un fotoperíodo de 12/ 12 horas. Se probó el efecto tóxico de las cepas GM7, GMlO, GM34, HD2, HD9, HD29, HD37, HD59, HD73, HD133, HD137 y HD551, cuyas morta lidades baja la dosis de 50 mg/ mi fueron de 62%, 69%, 77%, 37%, 11%, 57%, 43%%, 41%,51%, 71%, 59% y 67% respectivamente. Las cepas más CfNoA LiANL /VOL V1, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 To develap a B. thuringiensis formulation to control Diatraea saccharalis we esta~lished the rearing al O. saccharalis in laboratory. The development cycle is comprised al 36- 40 days under the operational conditions of 26-27'C, 80% of relative humidity and a photoperiod al 12/12 hours. The toxic effect of the stumps was tested at GM7, GMlO, GM34, HD2, HD9, HD29, HD37, HD59, HD73, HDl 33, HDl 37 and HD55 l, whose mortalities under the dose of 50 mg/ml were 62%, 69%, 77%, 37%, 11 %, 57%, 43%%, 41 %, 51 %, 71 %, 59% and 67%, respectively. The most toxic stumps were the GM34, HDl 33, GM 1O, HD55 l and GM7 by arder of intensity. The DL50 for the stump were: 33.21 µg/ml far GM34, 67.22 µg/ml far HD55 l, 85.63 µg/ml far HDl 33, 95.99 µg/ml for GM7, 104.99 µg/ml for GMlO, 65. 91 µg/ml far the combination GM l 0/ GM34 and 67.68 µg/ml for the combinatian HDl 33/ HD55 l. The most toxic stump of B. thuringiensis results to be the GM34. The LT50 for this stump was of 4.55 ± 489 li!J i �DESARROLLO y EVAlUAC!ÓN DE FORMUlADOS DE 8. THURING/ENSTS CONTRA Ü/ATRAEA SACCHARALJS 0.67 days. The granules with the biggest leeding stimulant action were gelatin-corn spike and gelatinmolasses. The granular formulations with the highest toxicity in laboratory are !hose constituted al gelatincorn spike-B. t., gelatin-molasses-B. t. and leptinox®, causing a 40, 32, and 26% al mortality al 24 hours, being increased to l 00, 92 and 88% al mortality alter 7 days. In greenhouse the bes! formulations were those conformed by gelatin-molasses-B. 1.-spyrable, gelatin-corn spike-B. t.-spyroble ond leptinox spyrable, producing the smallest nurnber al stems affected, being reflected in greater development al the plants. Keywords: Bacillus thuringiensis, 0iatraea sacchoralis, Biological control, Sugarcane, Formulat,on. 4. 5. 2. 3. ral (sorghum) and artificial (Wheat germ) d,ets an development al the corn earworm, foil armyworm, and southwestern corn borer.; J. Econ . Entomol. 61 (1 ): 257 - 260. Bartlett, R.J., Me Guire, M.R., Block, O.A. 1990; Feeding stimulants far the Eurapean corn borer (Lepidóptero: Pyrolidae): Additives to_ a starc_hbased formulation far Bocillus thuring,ens1s; Enviran. Entomol., 19: 182-189. Del Castillo, C.P; 1996. Promoción del desarro- ELABORACIÓN DE UN BIOINSECTICIDA CONTRA EL GUSANO BARRENADOR DE LA CANA DE AZÚCAR NINFA M. RosAs GARCiA*, KAr1usHKA ARÉVALO N1Ño*, BENITO PEREYRA ALFÉREZ*, H1RAM MEDRANo RoLDÁN** Luis J. GALÁN WONG*, JUAN FRANCISCO PÉREZ DOMÍNGUEz***, LILIA H. MORALES RAMos* 1742- 1743. 6. King, E.G.; 1996. Control de insectos Yácordeos Referencias 1. Bailey, D.L., Chada, H.L. 1968. Effects of natu- llo cultural de Veracruz. Oportunidades de inversión en el sector azucarero, Secretaría de Desarrollo Agropecuario y Pesquero. Galán Wong, L.J. 1993. Selección de cepos nativas y extractos de fermentación de Bacillos thuringiensis contra Trichoplusia ni (Hubne) y Heliothis virescens (Fabricius); Tesis de doctorado en ciencias con especialidad en microbiología; F.C.B. División de Estudios de Posgrado, UANL; Mty, N.L., México. Hensley, S.D., Hammond, A.M. 1968. Laborotory techniques far rearing the sugarcone borer on an artificial die!.; J. Econ. Entomol. 61 (6): 7. 8. plaga, en Avances recientes en biotecnología . Bocillus thuringiensis. (Galán Wong, L.J.; Rodnguez Padilla, C.; Luna Olvera, H. A.); Ed. UANL Monterrey, Nuevo León, México; 13- 19. Matten, S. R., Milewski, E.A., Schneider, W. R.; 1993; Biologicol pesticides and U5 Environmental Protection Agency, en Advanced engineered pesticides; Ed . L. Kim Marcer Dekker lnc., 321-355. Mihm, J.A.; 1984. Técnicas eficientes para: crianza masiva e infestación de insectos, en selección de las plantas hospedantes para resistencia a los taladores del tallo de maíz. Ed. C. l. MMYT. pp. 1-24. El control biológico se ha utilizado desde hace varias décadas para combatir plagas de importancia económico. El uso de este recurso ha ido en aumento, anteponiéndose como una alternativo a los insecticidas químicos que tanto dañan el ambiente. El microorganismo que se ha utilizado con mayor preferencia en este tipo de insecticidas es Bocillus thuringiensis, una bacteria esporulada que produce un cristal proteico (15endotoxina), al cual se le atribuye la actividad insecticida. Dicho cristal, al ser ingerido por el insecto, se convierte en una toxina activa en el intestino, formando en él canales iánicos que permiten el libre flujo de iones y líquidos, lo cual causa la muerte del insecto. El uso de productos formulados de Bacillus thuringiensis, a nivel mundial, se ha incrementado notablemente, y lo mayor aplicación de éstos es paro el control forestal y agrícola de lepidópteros. 1 Dentro de los lepidópteros están las especies del género Diotraeo, principalmente O. saccharolis, que provocan grandes pérdidas en los cultivos de caña de O El presente artículo está basado en la investigación «Elaboración de formulados de Bocillus thuringiensis vor. kurstoki y determinoci6n de lo actividad tóxica contra larvas de Diotraeo socchoro/is (fobricus)(leopidoptero: pyrolidae] en laboratorio y campo», galardonado con el Premio de Investigación UANL 2002 en la categoría de Ciencias de lo Tierra y Agropecuarias, otorgado en sesión solemne del Consejo Universitario de lo UANL, en septiembre de 2003. - - - - - - ~ - - - - - - - - - - - - - - - - ~CCIIEE-¡N~C~IAJU~AN8jtj_/~VO~L[. Vl ~.}N;o.::i4~, 02'C~T:¡¡UB~R[E-QÍDl~C1ifi™811f~!JI [i\)490 ~ - - - - - - - - - - - - - ~ - azúcar y maíz. El daño se debe a que las larvas cavan galerías dentro de los tallas, lo que reduce el crecimiento y debilita la planta, al punto en que algunas pueden quebrarse o morir. Básicamente el daño a la caña de azúcar causado por este insecto se caracteriza por el corazón muerto en las plantas ióvenes, punta muerta en las plantas más vie¡as, tallos rotos, pérdida de peso en azúcar y daño a la caña que se utiliza para semillas.' Los reportes encontrados hasta lo fecho indican que los plagas de Diatroea sp. son combatidas con químicos o bien por control biológico con parasitoides, 3 sin embargo, este recurso presento serias desventa¡os, como la incompatibilidad fisiológic~ entre otros muchas factores, que impiden que este tipo de control resulte exitoso en un momento determinado. Actualmente existe poca información acerca del control de O. sacchorolis mediante B. Thuringiensis, 4 esto da lugar al diseño y utilización de un bioinsecticida a base de una cepa de 8. thuringiensis con actividad tóxica específica paro O. soccharolis, considerándolo como una alternativa viable y factible poro el control de esta plaga. Desde un punto de vista general, el desarrollo de este bioinsecticida presenta múltiples ven- *Departamento de Microbiología e Inmunología, Facultad de Ciencias Biológicos, UANL., Son Nicolás de los Garzo, N.L. ••Departamento de Biotecnología Industrial, lnstitufo Tecnológico de Durongo, Durongo, Dgo., México. 0 •tnstiluto Nocional de Investigaciones Forestoles, Agrícolas y Pecuarios. Campa Experimental Centro de Jalisco, Ocotlán JaL ~UANL/VOL Vl, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 491 li!J �ELABORACIÓN 0E UN SIOINSECTICIDA CONTRA El GUSANO BARRENADOR DE lA CANA DE AZUCAR Metodología reacción en cadena de la polimerasa (PCR). 7 Se rea. !izaron ensayos de inmunodetección para determi, nar el tipo de toxina producida. Los antisueros utilizados fueron el antiCry l Ac, que reconoce Cry l Aa, Cry l Ab y Cry l Ac y el antiCry l B. 8 En base a estos procedimientos, se seleccionó la cepa más efectiva y se propagó a nivel de fermentador para obtener grandes cantidades del complejo espora-cristal; la recuperación del complejo se realizó por el método de lactosa-acetona. 6 D. saccharalis Bioensayos de preferencia alimenticia La cría se inició a partir de 30 pupas proporcionadas por el Departamento de Agricultura de Estados Unidos en Weslaco TX. Se mantuvieron durante todo el ciclo biológico en dieta artificial, 5 modificada. La producción de larvas se mantuvo o se aumentó según los requerimientos. Los bioensayos de preferencia alimenticia se realizaron para determinar el polímero y el lagoestimulante más aceptado por D. saccharalis. Para esta prueba se elaboraron formulados granulares sin extracto de B. thuringiensis de la siguiente manera: los polímeros utilizados fueron: (almidón de maíz modificado) gelatina bovina y pectina de limón. Los lagoestimulantes utilizados fueron Coax® (lagoestimulante comercial), azúcar (sacarosa) y caña de azúcar en polvo. Los formulados se elaboraron mezclando 50 g del polímero con y sin lagoestim ulonte al 4% + 25ml de agua destilada (por cada 50g de polímero), todas las mezclas se incorporaron con una espátula hasta obtener un sólido con forma de miga. Posteriormente las mezclas se pasaron a través de una criba con malla número 6, para eliminar las partículas más grandes y hacer uniforme su tamaño, se colocaron en moldes de aluminio recubiertos con papel encerado y se desecaron en un horno de tiro forzado a una temperatura de 40 a 45ºC por 24 h. Una vez desecadas, las mezclas se molieron con un mortero o se desmoronaron manualmente. Las formulaciones granulares obtenidas se almacenaron en botes de plástico herméticos a temperatura ambiente para su uso posterior. Se obtuvieron 12 tipos de formulaciones granulares, con las cuales se realizó el bioensayo de preferencia alimenticia por el método de dos alternativas. 9 Se enfrentaron todos los pares posibles, y resultaron 78 combinaciones. Se utilizaron l O larvas neonatas para cada par probo· do, con cinco repeticiones para cada uno. Según los resultados obtenidos en los bioensoyos de preferencia alimenticia, se desarrollaron formulados granulares y asperja bles con el polímero Y el fagoestimulante más aceptado por D. Saccharalis, usando B. thuringiensis al 3, 7, l 0% para pruebas de laboratorio. Para la elaboración de los formulados granulares, se siguió la misma metodología que tajas sabre los tipos de control ya utilizados, debido a que B. thuringiensis es altamente específico, y no presenta las desventajas que implica el uso de parasitoides, por lo que la importancia de este trabajo reside en la selección y formulación de una cepa de B. thuringiensis con actividad tóxica contra este insecto, proporcionando una alternativa inocuo al medio ambiente y eficaz . B. thuringiensis Se utilizaron 12 cepas de B. thuringiensis HD y nativas de la colección del Departamento de Microbiología e Inmunología de la F.C.B., las cuales fueron: HD-1 var. kurstaki, HD-2 var. thuringiensis, HD-9 var. entomocidus, HD-29 var. galleriae, HD-37 var. dendrolimus, HD-59 var. thuringiensis, HD-133 var. aizawai, HD-137 var. aizawai, HD-551 var. kenya, GM7 var. aizawai, GM l Ovar. aizawai y GM34 var. kurstaki. A nivel de matraz se obtuvieron los extractos del complejo espora-cristal por el método de lactosaacetona.6 Cada uno de los extractos obtenidos se utilizó en bioensayos de toxicidad contra larvas de dos días de edad de D. saccharalis. Las dosis utilizadas fueron de 50 y 500 µg del extracto de B. thuringiensis por mi de dieta. Se seleccionaron las cepas que presentaran una actividad tóxica arriba del 50% con la dosis de 50 µg/ml y se sometieran a un nuevo bioensayo, utilizando ocho concentraciones para determinar la concentración letal media. Las concentraciones utilizadas fueron: l O, 15, 20, 25, 35, 55, 65, y lOOµg/ mi, y los resultados obtenidos se sometieron al método estadístico Probit. La mortalidad se registró siete días consecutivos, para determinar el tiempo letal medio. En las cepas tóxicas se identificaron los genes crylAa, cry l Ab, cry l Ac, cry l B y cry l C, mediante la NINfA M. RoSAS G., KAnusHKAARÉVALO N., BENITO PEREYRA A., HiRAM MEDRANO R., Luis J. GAIAN W., JUAN F. P1REZ D., uUA H. MoRAlfs R. se utilizó para la elaboración de los formulados granulares en los bioensayos de preferencia alimenticia, considerando en este caso la adición de B. thuringiensis a las concentraciones mencionadas. Para la elaboración de los formulados asperjables se hicieron las soluciones acuosas con los polímeros correspondientes, en las cuales se dispersó el fagoestimulante y el extracto de B. Thuringiensis. 10 Bioensoyos para determinar actividad tóxica Poro los formulados granulares se utilizaron cajas de petri desechables de 5 cm de diámetro, con el fondo cubierto con una copa de pasta de parís y carbón activado, se colocaron en el centro 0.2 g del formulado, dejando humedecer por espacio de una hora, posteriormente se colocaron 20 larvas de dos días de edad y se les permitió alimentarse sobre el formulado por 24 horas. Para cada formulado se hicieron cinco repeticiones, después de las 24 horas de exposición a los formulados, se determinó el porcentaje de mortalidad y se seleccionaron cinco larvas sobrevivientes de coda caja (25 en total para cada formulado), las cuales se transfirieron a copas individuales con dieta artificial, se determinó la mortalidad a los siete días. 11 Los formulados asperjables fueron reconstituidos en agua estéril para incorporarse a la dieta artificial de D. sacchoralis ajustando los tres concentraciones de los formulados a la dosis 50 µg/ml. El bioensayo fue realizado con la metodología antes descrita para los bioensayos de toxicidad de los extractos de B. thuringiensis. Pruebas de campo Se utilizó una parcela con el cultivo de caña de azúcar Saccharaum officinarum, ubicada en la localidad de La Escalera , municipio de Ameca, Jalisco, y se realizó durante los meses de mayo a agosto de 2001. La variedad presente en el área del experimento fue la MEX-80141 O. Los tratamientos utilizados fueron: testigo sin aplicación, blanco granular, blanco asperjable, granular 3%, granular 7%, granular l 0%, asperja ble 3%, asperja ble 7%, osperjable l 0% y un testigo comercial (Lepinox). La unidad experimental estuvo constituida por l O surcos de 12 m con l .2 m de distancia entre surcos. El área total de tratamiento fue de 672 m2 y el experimento tuvo un área total de 6,270 m2 . Las aplicaciones de las dosis insecticidas fueron realizadas cuando la población de barrenadores se encontró Cl!NciA UANL ,'VOL Vl, No. 4, OCTUBRE-DICIEMSRt 2003 en estado de "larva penetrante", esto es, en primer y segundo instar, antes de penetrar los tallos. La cantidad de aplicaciones fue dependiente del número de generaciones evaluadas en el experimento. Los formulados asperjables se aplicaron al follaje con una aspersor□ de líquidos, y los formulados granulares se aplicaron con saleros, según la dosis correspondiente a cada unidad experimental. Para evaluar los daños en cada unidad experimental se realizaron muestreos dos horas antes de la aplicación de los tratamientos y a los 5, 38 y 64 días de la aplicación, y se evaluó el número de cepas con tallos dañados. A las cañas muestreadas se les realizó un corte longitudinal para apreciar con precisión los canutos dañados tanto por la mordedura directa de la larva, así como por la coloración roja que produce la toxina del muermo rojo Physalospiro tucumanensis, siempre que ésta sea producida por el daño del barrenador. Resultados El establecimiento de la cría de D. saccharalis dio como resultado una cría masiva, suficiente para la realización de bioensayos a nivel de laboratorio y de campo. El tiempo de generación se logró acortar a 30-35 días. Las cepas que se consideraron tóxicas a Dialraea sacchara/is fueron: HD-133, HD551, GM7, GM l O y GM34. El análisis de varianza y la comparación de medias por la prueba de Tukey, Pd:" O.OS indicaron que no hay diferencia significativa en la mortalidad causada por estas cinco cepas (F = 1.852, gl = 4, Pd <; O.OS). Sin embargo, la cepo que presentó la menor CL50 (33.21 µg/ml) fue la GM34. La cual es tres veces más tóxica que la GM l O, casi tres veces más que la GM7, 2.6 veces más tóxica que la HD-133 y dos veces más tóxica que la HD-551. El tiempo letal medio para la cepa GM34 fue de tres días. Los análisis de PCR revelaron la presencia de los genes cry l en cada una de la cepas: HD-133 cry l Aa, cry lAb, c,y l C; HD-551 cry l Aa, cry l Ab cry l B; GM7 cry l Aa, cry l Ab cry l B; GM l O c,y l Aa, cry l Ab, crylAc, crylC; GM34 crylAa, crylAb, crylAc. El análisis de inmunodetección mostró que las cinco cepas tóxicas sintetizan alguna de las proteínas Cry l A, y únicamente la cepa HD-551 sintetiza la proteína Cry l B, de acuerdo al análisis de PCR la cepa GM7 posee el gen cry l B; sin embargo, en la inmunodetección no se observó la producción de la proteína correspondiente a este gen. 493 lilJ �ELABORACIÓN DF UN B!OINSECTICIDA CONTRA El GUSANO BARRENADOR ")E LA CAÑA JE ¡,,.;z·· -AR De todas las formulaciones, incluyendo el control que consistió en trozos frescos de caña de azúcar, el análisis de varianzo reveló que existe una alta diferencia significativa entre todos los formulados y el control (F = 96.2912, gl = 12, P < 0.01). Además reveló diferencias significativas entre los fagoestimulantes (F = 24.6526, gl = 1, Pd<;_0.01) e indicó el orden de preferencia: caña de azúcar fresca> caña de azúcar en polvo > azúcar > Coax®. Por la prueba de Tukey, se determinó que los formulados más aceptados por las larvas fueron los elaborados a base de almidón-gelatina-caña de azúcar en polvo y almidón-pectina-caña de azúcar en polvo, siendo seleccionado el primero por ser los polímeros y lagoestimulantes más económicos y de alta disponibilidad. En función de los resultados obtenidos, se seleccionó el soporte Capsul®-gelatina-caña de azúcar en polvo y la cepa GM34 para elaborar el formulado en forma granular y asperjable. Posteriormente se procedió a la realizoción de los bioensayos, en donde los formulados granulares causaron una mortalidad de 44% para la concentración de 3%; 7 6% para la concentración de 7% y 81 % con la concentración de l 0%. Los asperja bles causaron una mortalidad similar entre las tres dosis, ya que ésta había sido ajustada, 97.22% para la concentración de 3%; 84% para la concentración de 7% y 88% para la concentración de l 0%. Las especies de barrenadores presentes en las pruebas de campo fueron Diatraea considera/a y foreuma loftini, las larvas encontradas en el muestreo a los cinco días de la aplicación fueran de 3° a 5° ínstar. De acuerdo al análisis de varianza, se aprecia que la mayor cantidad de cepas con incidencia de daño ocurrió en la etapa inicial del experimento, esto es, el día de la aplicación, al quinto día después de la aplicación se observó una incidencia de daño menor en las cepas tratadas, y en los muestreos a los 38 y 64 días después de la aplicación, la incidencia de tallos dañados fue muy baja. Al aplicar la técnica de contrastes ortogonales, el análisis de varianzo indicó que hubo diferencias en el contraste de la dosis baja del asperjable (3%), contra las dosis media y alta del asperja ble (7 y l 0%), teniendo menor efectividad la del 3%. Los contrastes ortogonales indicaron además diferencias altamente significativas entre los tratamientos granulares y asperjables, entre los tratamientos granulares y el testigo comerciol y el día de la aplicación y a los cinca días después de la aplicación. A los 38 y 64 [ll.l 494 días después de la aplicación no hubo diferencias significativas en ningún contraste debido a que lo incidencia poblacional de barrenadores no se incrementó. Los tratamientos con formulados granulares tuvieron los niveles de daño más altos, superando incluso al testigo sin aplicación. Discusión Diatraea saccharalis es un plaga cuyas infestaciones alcanzan índices hasta de 30% de canutos barrenados. Bajo estas condiciones se estima que las pérdidas producidas pueden ser cuantiosas, considerando que arriba del 15% se cataloga como grado de infestación alto. Su combate ha representado uno de los principales problemas, debido o que casi la totalidad del período larval lo pasa en el interior de los tallos de la caña, protegiéndose de esta manera de las condiciones climáticas y de los insecticidas. 12 A través de los últimos 40 años se hon realizada importantes esfuerzos para encontrar olternativas viables para el control de esta plaga, sin embarga los resultadas han sida muy pobres. El hallazgo de la cepa GM34 proporciona una alternativa viable para el control de este insecto . Existe una gran relación entre la toxicidad de lo cepa GM34 can la presencia de las genes cry l Ay las proteínas que sintetiza, sin embarga na se descarta que la toxicidad de la cepa pueda provenir de algún airo gen diferente a los que se detectaron. Este estudia demostró que la presencia de los lagaestimulantes aumentó la preferencia de un formulado en particular por parte de las larvas y que los polímeros biadegradables afectaran positivo o negativamente la preferencia. Las larvas de esta plago prefirieran ampliamente la formulación elaborado can almidón, gelatina y caña de azúcar en polvo, sobre todas las otras combinaciones realizadas. Se observa entonces, que para un control exitoso de esta plaga, la formulación no sólo depende de lo cepa seleccionada de B. thuringiensis sino también de los ingredientes inertes que sirven como acarreadores del principio activo, par la que es ne· cesario hacer un estudia de la amplia variedad de aditivos existentes para mejorar las formulaciones Y esto dependerá en gran medida del insecto y de sus hábitos alimenticios. Los formulados dieron resultados exitosos en loboratario, lo que alentó la continuación de los estu· dios de estos formulados a nivel de campa. Una de las condiciones primordiales para el éxiCIENCv\ UANL. VOL Vi, ~o. 4. OCTIJBRE-DICIEM~ 21111 NtNFA M. RoSAS G., KATtuSHKAARÉVALO N., BrN1ro PERfYRAA., H1RAM MEURAN0 R., Luis J. GAIAN W., JUAN F PÉREZ D., L,u, H. MORALES R. to de este bioinsecticida es que las aplicaciones deben realizarse en el tiempo adecuado, es decir, cuando las larvas pequeñas son el estado predominante y aún na han penetrado al talla. Respecto a los formulados asperja bles resultaron mós exitosas, parque recubren el follaje de la planto, quedando ésta bien protegida. Las tratamientos granulares tuvieron los niveles de daño más altos, superando incluso al testigo sin aplicación, lo que puede atribuirse a la falta de adherencia del gránulo 0 lo hoja de la planta, por lo que debe ser considerado el uso de adherentes para mejorar estas formulaciones, aira causa posible es que las parcelas no hayan presentado una infestación homogénea, además de la falta de tecnología disponible para aplicar formulados granulares. El formulada asperjoble, cuya concentración es del l 0%, mostró características adecuadas para ser utilizada en campa y competir con los insecticidas comerciales cuyas concentraciones fluctúan entre 15 y 20%. La persistencia en campo para el formulada asperjable fue de cinco días, comparado can dos o tres días de persistencia en otras formulaciones. Estas características dan ventajas al formulado asperja ble, introduciendo una nueva alternativa en el control de esta ploga. Resumen La elaboración de una formulación a base de Bacillus thuringiensis, que incluya polímeros biadegradables y logoestimulantes, se platea coma una alternativa poro el control del barrenador de la caña de azúcar Diotraea saccharalis. La formulación óptima fue: almidón-gelatina-caña de azúcar en polvo a la cual se le adicionó la cepa GM34 seleccionada por su alto toxicidad. Los formulados fueron evaluados a nivel de laboratorio, donde dieron óptimos resultados, y a nivel de campo, donde el mejor formulada resultó ser el asperja ble con una concentración menor que las formuladas comerciales, dando esto una ventaja para su posible comercialiwción. Palabras clave: Bacillus thuringiensis, Diatraea soccharalis, Control biológico, Formulación, Caña de azúcar. Abstract The production of a Bacillus thuringiensis-based formulation including biodegradable polymers and CIENCIA UANL,' VOL. VI, No. 4, ocn .o•·~ :¡j(lft,18RE 2003 feeding stimulants, is praposed as an alternative to control the sugarcane borer Diatraea saccharalis. The bes! combination of ingredients to prepare the formulation was: encapsuled-gelatin-powdered sugarcane and the GM34 strain, which was selected due to its high toxicity. The formulations were evaluated in laboratory successfully. Field tests were conducted and the bes! result was the sprayable formulation which contains a lower concentration of B. thuringiensis than commercial formulations. This feature gives an advantage for its possible commercialisation. Keywords: Bacillus thuringiensis, Diatraea saccharalis, Biological control, Formulation, Sugarcane. Referencias 1. Rhodes, D. 1993. Formulation of biological control agents. En Exploitation of Microorganisms. D. G. Jones [ed] Chapman and Hall. London. 2. Davison, R. H. 1992. Plagas de pastos y cereales. pp.189-207. En Plagas de insectos agrícolas y del jardín. Noriega [ed.]. Limusa. México. 3. Wiedenmann, R. N. y J. W. Smith, Jr. 1993. Funtional response of the parasite Cotesia flavipes (Hymenoptera: Braconidae) al low densities of the host Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Pyralidae). Enviren. Entorno!. 22: 849-858. 4. Bohorova, N., M. Cabrera, C. Abarca, R. Quintero, A. M. Maciel, R. M. Brito, D. Hoisingtan y A. Bravo. 1997. Susq,ptibility of four tropical lepidoperan maize pests to Bacillus thuringiensis Cryl-type insecticidal toxins. J. Econ. Entorno!. 90: 412-415. 5. Shorey, H. H. 1963. A simple artificial rearing medium for the cabbage looper. J. Econ. Entorno!. 56: 536-537. 6. Dulmage, H. T., J. A. Correa y A. J. Martinez. 1970. Coprecipitation with lactose as a means al recovering the spore-crystal complex of Bacillus thuringiensis. J. lnvertebr. Pathol. 15: 1520. 7. Cerón J., L. Covarrubias, R. Quintero, A. Ortiz, M. Ortiz, E. Arando, L. Lino y A. Bravo. 1994. PCR analysis of the cryl insecticidal crystal lamily genes from Bacillus thuringiensis. Appl. Enviren. Entorno!. 60: 353-356. 8. lracheta-Cárdenas, M. M. 1999. Toxicidad de la clase Cry l de Baci//us thuringiensis y su unión 495[ll.l �ELABORACION )E UN SIOINSECTICIDA CONTRA E~ GUSANO BARRENADOR :)F LA OÑA DE AZÚCAR o receptores en Trichoplusio ni. Tesis de Doctorado en Ciencias. Facultad de Ciencias Biológicos. UANL, Monterrey, N.L., México. 9. Bortelt, R. J., M. R. McGuire y D. A. Block. 1990. Feeding stimulonts for the Europeon corn borer (Lepidoptero:Pyrolidoe): Additives to o storchbosed formulotion for Bacillus thuringiensis. Enviren. Entomol. 19: 182-189. l O. Luna Sontillana, E. J. 1998. Formulaciones osperjobles de Bocillus thuringiensis o base de pectina y gelatina, y evaluación tóxico contra T. ni. Tesis de Licenciatura, Q.B.P. Facultad de Ciencias Biológicos. UANL, Monterrey, N.L. México. 11. Dunkle, R. L. y B. S. Shasho. 1988. Starchencopsulated Bocillus thuringiensis: A potentiol new method for increosing environmental stability of entomopothogens. Enviran. Entomol. 17: 120126. 12. Legospi, J. C., R. R. Saldaño y N. Rozeff. 1984. ldentifying ond monoging stolkborers on Texos sugorcone. Bulletin of the Entomologicol Society of Americo. 30: 3. FECTO DE lA PREINMUNIZACIÓN SOBRE tA EFICACIA TERAPÉUTICA Y TOXICIDAD E lA TERAPIA GÉNICA ANTITUMORAL ANDRÉS HERNÁNDEZ GARciA*·**, MARIA T. VLACHAK1**, M1CHAEL lnMANN**·••• Huoo A. BARRERA SALDAÑA•, Los adenovirus recombinantes de origen humano se utilizan ampliamente en protocolos de terapia génico, tonto en modelos preclínicos como en estudios clínicos en fose l. Su explosivo utilización se debe, en parte, o que los vedores odenoviroles de primero generación exhiben una notable y prolongada estabilidad biológico dentro del torrente circulatorio. Esto condición les permite funcionar como excelentes vehículos que transportan genes terapéuticos a varios órganos, diferentes tumores y a diversos tipos de células neoplásicas. A pesar de esta ventaja biológico, existen dos importantes !adores que han limitado que se explote el potencial de los vedores adenoviroles en protocolos de terapia génica. El primer problema es su corencia de especificidad hacia un solo tipo de células huésped. En efecto, los adenovirus pueden infectar un amplio rango de líneos celulares, lo cual hoce difícil restringir el transporte de genes terapéuticos por vía endovenoso hacia un determinado grupo de células o hasta un órgano en particular. 1·2 Una segundo desventaja, observado durante el uso de adenovirus en el tratamiento del cáncer, es el O El presente artículo estó basado en lo investigación «Efecto de pre-inmunización con vectores odenoviroles sobre lo efectividad terapéutico y lo toxicidad de lo terapia génico ontitumorol», galardonado con el Premio de Investigación UANL 2002 en lo categoría de Ciencias de lo Salud, otorgado en sesión solemne del Consejo Universitario de lo UANL, en septiembre de 2003. liil 496_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _~ _________CIENCIA UANL/VOL Vl No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRf -=-=UANc:.L/VOL V1 No. 4 OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 EsTUARDO AGu11AR CóRDOVA**** desarrollo de uno respuesto inmunológico en contra de las partículas virales dentro del pociente. 3•4•5 Durante un ciclo inicial de tratamiento, toles vedares pueden infectar un número apropiado de células y producir uno alto expresión de la proteína deseada. Pero pronto los respuestos celular y humoral desarrolladas por el paciente interferirán con la expresión del gen terapéutico, y resultarán en la aparición de fenómenos de citotoxicidod. ,,1,a, 9 Desde otro perspectivo, lo presencia de anticuerpos circulantes en contra de adenovirus pudiera ejercer un efedo protecior en los tejidos normales y reducir el riesgo de complicaciones, transformándose así en un locior de bioseguridod, yo que permitiría administrar dosis masivas de odenovirus por vía intratumorol, sin la diseminación consecuente del vector, garantizando uno elevado expresión y persistencia de los genes terapéuticos. Esta situación se torno especialmente importante después de lo muerte de Jesse Gelsinger, afectado por uno enfermedad metabólico conocido como deficiencia de Ornitin Tronscarbomilasa (OTC). Jesse desarrolló un síndrome de distrés respiratorio del adulto (SORA) complicado con follo orgánico múlti- • Departamento de Bioquímico, Focultod de Medicino de lo UANL, México. 0 Veterons Affoirs Medicol Center, Boylor College of Medicine, Houslon, Texas, 77030, USA. º* Deportment of Pothology, Boylor College of Medicine, Haustan, Texas, 77030, USA. .... Harvord Gene Theropy lnitiative, Horvord Medicol School, Bastan, Mossochusetts, 02115, USA. 497 liil �EFECTO DE 1A PREINMUNIZACIÓN SOBRE 1A EFICACIA TERAPÉUTICA Y TOXIODAD DE 1A TERAPIA GÉNICA ANTTTUMORA.l. ple (FOM), mientras participaba en un protocolo de terapia génico diseñado por lo Universidad de Pennsylvonia.10 El protocolo fose I en cuestión consistió en inocular uno solo dosis (6 X 10 11 portículos/Kg) de un odv-vector (H5.001 CBhOTC) que expreso el ADN, que codifico poro lo enzima OTC en lo arteria hepático derecha del paciente. Después de este reporte los Institutos Nacionales de Salud (NIH) revisaron los efectos adversos de los adenovirus en macacos, encontrando que todos los simios inoculados con este tipo de vectores desarrollaron fenómenos de hepatotoxicidod y se reportaron severamente enfermos, este hecho, aunado con el conocimiento de que los 18 pacientes pertenecientes al protocolo OTC de la Universidad de Pennsylvonia presentaron titulaciones elevadas de anticuerpos neutralizantes en contra del vector H5.001 CBhOTC, obligó a la Federal Drug Administration de EUA o suspender todos los estudios de terapia génico que se llevaban a cabo en dicho Universidad. El informe final de este organismo destacó que: Jesse Gelsinger sufrió uno activación difusa de su sistema inmune tras la inyección del vector, como consecuencia de ello desarrolló los síndromes de SORA y FOM. En el presente trabajo, utilizamos un modelo murino preinmunizado a través de la inyección introtumorol (IT) de odenovirus, poro investigar la posible participación del sistema inmune en la transferencia génico mediada par adv-vectores en el tratamiento de tumores sólidos. Lo preinmunización provocó un incremento en la titulación de anticuerpos antiodenovirus que ocasionó una disminución en los niveles de transferencia y expresión génico. Los aspectos de toxicidad sistémico fueron determinados por medio de estudios enzimáticos e histológicos. El establecimiento de una respuesta humoral contra adenovirus redujo significativamente la transducción sistémico con el vector. Sin embargo, dicha reducción no se tradujo en un efecto protector en los tejidos normales. Paradójicamente, la respuesta inmune montado en contra del vector resultó en un incremento de los parámetros de toxicidad hepático comparados con los observados en animales controles. 'º Resultados Se analizaron los datos obtenidos entre los grupos de animales inmunizados por vía subcutánea e lil)498 introtumorol, y se compararon con aquellos obtenidos en los animales testigos. Los animales preinmunizodos mostraron una titulación de anticuerpos tres veces más elevado que la reportada paro animales controles. Asimismo, en los grupos de animales preinmunizados se observó uno elevación en los títulos de anticuerpos muy similar entre las dos vías de inmunización. La misma tendencia fue observada al analizar los resultados del ensayo de neutralización (datos no mostrados, figura 1). ANo,1s HERNÁNDEz GARciA, MARiA l V1AcHA1<1, M10<AEL ITTMANN, HuGO A. BARRfRA SAWAÑA, EsruARoo Aou11AR Có,oovA _,...... la misma manero, la expresión de Luc en el total de tejidos examinados fue significativamente más elevada en el grupo control, en comparación con los animales preinmunizados: 808 X poro el hígado, 2,392 X paro el bazo y 714 X paro los ovarios. En el grupo de animales preinmunizados se apreció una significativa disminución en lo actividad de luciferosa, la cual fue similar entre ambas rutas de inmunización (introtumorol y subcutánea, figuro 2). lllllf....... ~ .,. -- _"-,_rjuUOd .... 1 j rt. 1.00E+09 12~---------------, 1.00E+08 Tltulo (log2/50 ul Suero) rt ri ~ e ... .......l 10 1.00E+07 • 3 8 ,- 1 a:: 1.00E+06 6 Fig 3. Expresión de Adv-Luc como una función del tiempo. El 1.00E+05 4 2 1.00E+04 __ L_ ~- HÍGADO BAZO TUMOR e¡e de la izquierdo indica el nivel de luciferasa expresado en RLU/ gr. En el eje derecho se indica el cociente tumor-hígado. En los ratones controles la expresión de AdV-Luc dentro del ~ hígado presentó mínimos cambios en el transcurso del tiempo. Inversamente, en los grupos de animales preinmunizados se observó una significativa disminución en la actividad de la enzima, al compararla con los animales controles 808 X du- OVARIO fig. 2. Actividad de lucilerasa expresada en RLU/g de tejido. Fig. l. El incremento en los títulos de anticuerpos es uno función dependiente del tiempo. Nótese que en los animales controles hay una sobreproducción de anticuerpos después de siete días de la primera inmunización. En el grupo pre• inmunizado, después de la reinmunización con el segundo vector (día 14), se observo un mayor incremento en lo pro· ducción de anticuerpos hacia el día 21, lo actividad humoral comenzó o disminuir hacia el día 28. En los animales controles inoculados con solución salina, la producción de anticuerpos fue similar a la exhibida por los ratones antes del tratamiento y a lo de los ratones inmunodeficientes. Finalmente, no se observaron diferencias significativos entre las titulaciones observados en los cinco grupos de animales inoculados con dosis crecientes de adenovirus (p> 0.19, datos no mostrados). La misma tendencia fue observada al analizar los resultados del ensayo de neutralización (datos no mostrados). La actividad del producto del gen marcador fue determinada como un indicador del nivel de trons· ferencio y expresión génico a nivel local y sistémico. Dos días después de lo inyección introtumoral (ID del vector AdV-Luc a una dosis de 1X 10 11 partículas del vector (v.p.) /tumor, el promedio de actividad de luciferoso (Luc) dentro del tumor de los animales controles fue 23 veces más alto (23X), comparado con los ratones preinmunizados (3.07E+08 RLU/grn contra 1.3E+07, respectivamente, p= 0.004). De CIENCIA UANL, VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 Al día 16 postratamiento 1 el grupo de animales sin inmunidad preexistente exhiben un incremento en la actividad de Luc en coda uno de los órganos examinados. Dicha elevación es más acentuada en el hígado y dentro del parénquima tumoral rante el día 2 y por arriba del 0,000 X durante los días 7 y 14. Estos resultados se tradu¡eron en un significativo incremento del cociente tumor/hígado de los títulos de la actividad de luciferasa, en los animales preinmunizodos en comparación con los animales controles en todos los tiempos de estudio. (3.00E+SJ que las observadas en el bazo y el ovario. Sin embargo, no se observaron diferencias significativas cuando se comparó lo expresión de Luc entre tumor, hígado, bazo y ovarios, lo cual indica lo diseminación sistémica del vector. En los animales preinmunizados, la expresión de AdV-Luc, inyectado intratumoralmente 1 dentro del propio tumor, fue La expresión de Luc fue evaluada como una función de la dosis de AdV-Luc administrada. La cuantificación de la enzima se efectuó dos días después de la administración del vector. Sorprendentemente, en los animales preinmunizados, el uso de dosis crecientes de AdV-Luc no incrementó la expresión de Luc a nivel hepático. Si~ embargo, la actividad de la enzima a nivel 1T fue directamente proporcional a la dosis del vector administrada. significativamente mayor que la observada en el hígado (33 X) y ovario (55 X). X), bazo (131 La expresión de Luc fue evaluada como una función dependiente del tiempo (2, 7, y 14 días después de la inyección IT de AdV-Luc, n= 5 animales/ grupo) y resultó significativamente mayor en el grupo control, comparada con el grupo experimental, en todos los tiempos del estudio. Específicamente, la preinmunizoción provocó una notorio disminución en la expresión IT de AdV-Luc a los dos días después de iniciada lo reinmunización (24 X, p=0.004). En todos los grupos de estudio la expresión de Luc fue significativamente mayor durante el día 2 después de la administración del vector. Contrariamente, durante los días 7 y 14 se observó uno significativa disminución de lo actividad IT de Luc en el rango de 54 X y 53 X, para el grupo control, y de 65 X Y 337 X, para el grupo de animales preinmunizados, respectivamente (p=0.001, figuro 3). En los animales controles se observó que al incrementar el rango de dosis de 2Xl 0 9 a 6Xl 0 9 p. v/ tumor se produce un significativo incremento de 4000 X en los niveles de expresión de Luc en el hígado. Paradójicamente, lo actividad de Luc dentro del tumor presentó un pequeño incremento que no reportó diferencias significativas(figuro 4). El segundo objetivo de este trabajo fue evaluar los aspectos de toxicidad sistémico. Como las dosis de 2 X 10" p. v./tumor se encuentran por debajo del umbral de toxicidad, poro iniciar el estudio de toxicidad utilizamos megadosis en el rango de 2 X 10 11 11 y 6 X 10 p.v./tumor equivalentes o 1 X 10 13 y 3 X 13 10 p.v./Kg . de peso corporal, respectivamente. En ClfNaA UANL / VOL VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 -~------ •---- 499 .li!] �Em:ro QE LA PRE INMUNIZACIÓN SOBRE [A EFICACIA TEAAPl" JTK.A Y TOXICIDAl. 1 1 Df LA "T'fRA?tA GÉNK.>1 ANTITI ,MORAL RLU/g •=3 1.00E 1.00EtO 1.00E~ 1.00EtO _ ,ooe~ 1.00E+O 1.00E+O~ 1.00E+O 1.00E+od 2[9 6E9 2[9 6E9 2[10 6EIO 2[11 Fig . 4. Expresión de Adv-luc iferasa en anima les preinmunizados como una función dependiente de la dosis. El análisis de los resultados demostró una significativa disminución en lo expresión intratumoral de AdV-Luc en los dos primeros grupos, los cuales recibieron las dosis más bajos (2Xl 09 , 6Xl 0 9). Al comparar estos resultados can los niveles de expresión reportados en los grupos que recibieron los dosificaciones más altos (2Xl 0 10 , 6Xl 0 10 , 2Xl O" ), se puede observar un incremento 30 veces mayor en la actividad de luciferasa en estos últimos grupos (p < 0.042). Notablemente, la expresión introtumoral de luciferoso en los tres grupos de más alta dosificación fue comparable con aquello observada en los animales controles (p> 0.9). Fig. 5. Hallazgos histológicos después de la inyección de AdV-Luc. La imagen histológico de un labulillo hepático normal es ilustrada en (A), mientras que en (B) se presento un área similar correspondiente a un animal sin inmunidad preexistente e inoculado can AdV-Luc. Las flechas muestran los cambios observados en los animales preinmunizados caracterizados par un infiltrada linfoide multifocal constituido por células manonucleares y neutrófilos, alrededor de las triados portales (C) y las venas centrales (D). mento significativo en el suero de los animales preinmunizados comparado con el de los controles este rango de dosis, 12 de 20 (60%) animales preinmunizados murieron dentro de las primeras 12 horas después de lo administración de Adv-Luc, en contraste con sólo dos muertes 3 de 20 (15%) observadas en el grupo sin inmunidad preexistente. Los animales sobrevivientes se sacrificaron o los tres días después de la inyección del vector, y se realizó evaluación histológico en codo uno de los órganos en estudio por un patólogo que desconocía el origen de los especímenes en estudio. Los cambios histológicos fueron clasificados de acuerdo o uno escala de Ocorrespondiente a uno morfología normal y de l a 4, para definir los cambios que se ubican desde una inflamación diseminada hasta la necrosis se- (p=0.05, tabla 1). Discusión El tropismo natural que los adenovirus presentan hacia el hígado y pulmón, así como las facilidades técnicas para inyectar algunos tipos de tumores sólidos, los coloca como atractivos candidatos paro el Table¡ 1 Enzimas hepóticol ~ de lo In inlnilul!ÍOtW de ódanovitus en ratones conlroles y h~ wupo"' Dom de Vector AU vera (figura 5). anirnaln nonnal Diseño experimental Controln l 10' 1 50.78 t.58.28 Cootroles 6 1 10" 4325:i:4199 Inmuniz.ados 21 101' 124.0:: 181.4 lnmunillldos 61 JO" 193.5:t.161.1 En la parte final del estudio se analizaran los niveles de los enzimas alanina aminotransferaso, (ALT) y aspartato aminotronsferaso (AST) en el plasma de los animales en estudio, o los tres días después de lo inyección 1T del vector. Observándose un incre- li!J 500 NONE 1 42.03 :r: 27 S3 •Promedios obtenidos de tres cepas diferentes de ratones. Los valores correspondientes a la cepa Balbc/c no se encuentran disponibles. ANDRÉS HERNÁNDEZ GARCÍA, MARiA T. VlACHA<J, MICHAEL ITTMANN, HUGO A BARRERA 5'.toANA, fsTUAROO AGu11AR CóROOVA tratamiento de pneumopatías, enfermedades hepálicas y en el tratamiento del cáncer. Sin embargo, el entusiasmo inicialmente desencadenado con el uso de vectores adenovirales, se ha visto disminuido a causa de la inestabilidad del transgen, atribuida a los mecanismos de respuesta inmune generados en contra de las células que expresan los productos transgénicos de origen viral. Las consecuencias de la inmunidad preexistente contra adenovirus son de particular interés, debido o que una gran mayoría de los seres humanos han estado expuestos a infecciones por adenovirus, y han desarrollado anticuerpos neutralizantes en su torrente circulatorio y en la mucosa de las vías aéreas. Como estos vectores son comúnmente utilizados en protocolos de terapia génica in vivo, es lógico suponer que este tipo de inmunidad protectora puede ocasionar serios problemas de citotoxicidad a nivel hepático, por lo tanto, la preinmunización contra odenavirus surge como un serio factor limitante en lo selección de un protocolo de terapia génica basado en la administración de vectores advirales. 9•11 La inmunogenicidad de los vectores adenovirales se ve exacerbada por el uso de dosis repetidas del vector; la cual puede ocasionar una reactivación de la respuesta inmune, incrementándose así el riesgo de citotoxicidad. Sin embargo, algunos estudios preclínicos han demostrado que la administración repetida de adv-vectores puede inhibir el desarrollo tumoral, 12 •13 por lo que la administración de inyecciones intratumorales múltiples se ha utilizado en algunos ensayos clínicos en fase 1-11. 14 • 15 A la luz de esta evidencia, el conocer las consecuencias de la inmunidad preexistente puede tener enormes implicaciones en el estudio, diseño y resultodos de la terapia génica contra el cáncer basada en el uso de vectores adenovirales. Los aspectos de distribución, cinética, toxicidad, transferencia y expresión genética de las vectores odenovirales fueron evaluados midiendo lo actividad de luciferasa dentro del tumor y en diferentes órganos, como una función dependiente del tiempo Y de la dosis del vector administrada. Los títulos de anticuerpos no se vieron afectados por el incremento de las dosis utilizadas durante la preinmunización. Sin embargo, lo inyección IT de dosis crecientes de Adv- Luc en ratones no inmunizados se tradujo en una significativa elevación de los valores de Luc a nivel periférico, y un discreto incremento en la expresión a nivel IT. Dicha observación sugiere una diseminación sistémica del vector a consecuencia de una <:1fNclA UANl I VOl. VI, No 4, OCTUBRE-DICllMBRE 2003 saturación local de los receptores membranales de partículas virales. En contraste, en los animales preinmunizados (con títulos elevados de anticuerpos) el incremento en la dosis IT del vector fue directamente proporcional con el incremento de la actividad de luciferasa dentro del tumor, pero los niveles de expresión a nivel periférico fueron bajos, y no se observó ningún incremento a nivel hepático, fundamentando la idea de una posible inhibición de la transducción periférica a causa de la presencia de anticuerpos neutralizantes. Debido a que la disminución de la expresión de Luc fue mucho más pronunciada a nivel periférico que a nivel IT, nosotros y otros autores hemos hipotetizado que la disminución en la eficiencia de la transducción tumoral a causa del desarrollo de una respuesta inmune, puede ser corregida incrementando la dosis del vector. 15 •16 Nuestros resultados demuestran que la utilización de megadosis de AdV-Luc (6Xl0 10 a 2xl0 11 p.v), en ratones preinmunizados, restituye los niveles de expresión intratumoral sin incrementar el nivel de expresión a nivel hepático. Esta aparente inmunoprotección parece sustentar las observaciones de Branson y Graham, 16 quienes reportaron que en ratones preinmunizados por vía intranasal, y que luego recibieron una inyección IT con un vector que expresa IL-12, se observó una discreta disminución de 2.4X de la transducción tumoral acompañada con una importante disminución (l OOOX) en la expresión del transgen a nivel hepático. Estos autores sugieren que la inmunidad preexistente pudiera ser ventajosa, ya que no bloquea por completo la transducción tumoral, pero sí reduce significativamente la diseminación sistémica de los adenovirus. Además, concluyen que en aquellos protocolos de terapia génica, en los que se presentan fenómenos de toxicidad periférica, pudiera ser benéfico preinmunizar los pacientes y, posteriormente, repetir e incrementar la cantidad del inóculo, reinstalándose así los niveles de expresión. Aunque nuestros resultados soportan la conclusión de que el uso de megadosis de adv-vectores garantiza un incremento en los niveles de expresión, la tan esperada citoprotección atribuida a la preinmunización fue sólo observada a nivel de la expresión local del transgen . Paradójicamente, nosotros observamos importantes hallazgos de citotoxicidad periférica. La presentación de hepatitis en el grupo de ratones preinmunizados fue un fenómeno por completo inesperado, ya que nosotros habíamos hipotetizado 501 li!J �EFECTO DE lA PRE INMUNIZACIÓN SOBRE LA EFICACL&, TERAPEl.ITICA Y TOXICIDAD DE LA TERAPIA. GÉNICA .ANTITUMORAI. l que la inmunidad humoral pudiera tener un electo protector, en virtud de que algunos estudios preclínicos, incluido el nuestro, habían demostrado que la presencia de anticuerpos neutralizantes en contra de adenovirus limitan la transferencia del vector hacia el parénquima hepático. 17 En el presente estudio reportamos lo contrario, ya que en el grupo preinmunizado se observó una elevada mortalidad (60%) dentro de las primeras 18 horas después de la inyección y los estudios enzimáticos y anatomopatológicos evidenciaron la presencia de hepatitis. Estas alteraciones no fueron observadas en el grupo control. La ausencia de hepatotoxicidad en los animales sin inmunidad preexistente fundamenta que la toxicidad no es una consecuencia diredamente asocioda con la inyección de partículas virales, y sugiere que esta complicación se debe al montaje de una respuesta inmune combinada con el uso de dosis masivas de adenovirus. No obstante que los !adores que transforman una respuesta inmunológica de protectora a citotóxica no fueron evaluados en este estudio, podemos especular que el rápido desarrollo de síntomas, así como su coincidencia con la presentación de anticuerpos, sugiere que una respuesta inmune humoral pudiera ser la responsable de esta cascada de eventos: inicialmente el complejo de viriones unidos con anticuerpos o con plaquetas ocasionaría el depósito de los mismos a nivel celular, provocando reacciones inflamatorias a través de la activación del sistema del complemento. Estos complejos inmunes originan también hepatoxicidad y ploquetopenia en modelos murinos, 18 • 19 y la adivación del complemento después de la infección con adenovirus ha sido demostrada en humanos. 11 Posteriormente, la activación del complemento puede conducir a la activación de citoquinas, factores tronscripcionales o de señales de apoptosis que ocasionan uno inflamación sistémica, diestrés respiratorio y falla orgánica múltiple que conlleva a la muerte del paciente.'º·" En conclusión: la existencia de inmunidad en contra de adenovirus antes de la administración intratumoral de vedores virales, puede obstaculizar la diseminación de los viriones desde el sitio de la inyección hacia el hígado y puede ser un factor protedor cuando se usan dosis moderadas del vector. Sin embargo, cuando se administran dosis elevadas de partículas virales, se pueden presentar serios problemas de toxicidad hepática, que pueden oca- mJ so2 ANDRES HERNANDEZ GARciA, MARIA T. VLAcHAKJ, M1cHAEt lnMANN, HUGO A. BARRERA SALOAÑA, Esl\JARDO AGu1LAR C6"oovA sionar la muerte del paciente. Los aspectos etiológicos de la hepatotoxicidod necesiton ser estudiados a profundidad a causa de las enormes implicaciones bioéticas que tienen en los protocolos de terapia génica. Es probable que lo toxicidad se presente sólo cuondo se utilizan dosis altas de adv-vectores, como las utilizadas en nuestro estudio. Esta suposición se sustenta en el hecho de que no observamos fenómenos de toxicidad en los animales controles, ni en aquellos que fueron inoculodos con dosis menores de l X l O 13 .p.v/kg. Además, estudios clínicos previos en los que se han usado dosis bajas de adenovirus ( < l X l O .p.v/kg. han reportado una discreta toxicidad, aun después de la administración repetida del vector. 12 • 13 · 20 Otro aspecto que amerita ser evaluado es la interacción que guardan la predisposición individual a la infección por adenovirus, la idiosincrasia de lo respuesta inmunológica, y las condiciones del microambiente hepático, con las características del vector, su dosificación y la vía de administración. Determinando esta interacción podemos predecir los efectos de una inyección local (IT) en un escenario sistémico, y comprender como una respuesta inmune esencialmente protectora se puede transfigurar en uno cadena de eventos destructivos. A la luz de esta evi• dencia, es necesario proceder con cautela y realizar una evaluación clínica exhaustiva antes de utilizar vectores adenovirales en protocolos de terapia géni• ca, especialmente cuando se pretende utilizar ron• gos de dosis cercanos al umbral de toxicidad. 'º Diseño experimental Para investigar los efedos de la inmunidad humoral contra adenovirus en un modelo murino, se inocularon 45 animales con células de cáncer de mamo. Después de un período de tumorigénesis de cuatro semanas, los animales fueron agrupados en tres di· ferentes grupos de estudio e inmunizados de la manera siguiente: El primer grupo quedó conformado por 15 rato· nes inoculados por vía subcutánea con el vector adenoviral portador del gen reportero GFP. La can· tidad de vector inoculada fue del Xl O' 1 p.v en 20¼1. El segundo grupo de estudio quedó integrado por 15 ratones inoculados con la misma dosis del vector pero por vía intratumorol, mientras que el grupo con· trol no recibió adenovirus y sólo se le inyectó por -vía subcutánea- Tris-GVL buffer. Adicionalmente, se in· yectaron cinco ratones inmunodeficientes RAG-2, los CIENCIA UANL ;' VOL. Vl, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 20ill cuales fueron utilizados como segundos controles, yo que, aunque recibieron la inyección de adenovirus, no tienen capacidad de generar anticuerpos. Dos semanas después de la inmunización (día 14), todos los animales fueron inoculados con un segundo tipo de adenovirus portador de la secuencio codilicante de luciferasa, con la finalidad de monitorear los niveles de expresión de la proteína reportera dentro del tumor, así como la diseminación del vector a otros órganos. La inyección se realizó directamente dentro del tejido tumoral a una dosis de lX 10 11 p.v./20µ1. Dos, siete y catorce días después de la reinmunización (días 16, 21 y 28) se sacrificaron cinco animales de cada grupo. Se tomaron muestras de hígado, baza, ovario, piel y tumores. Todos los árganos extraídos fueron examinados inmediatamente y de manera directa por medio de un microscopio de inmunofluorescencio, para efectuar un análisis cualitativo de los niveles de fluorescencia presentes en coda una de las muestras biológicas. Posteriormente, se realizó el ensayo de luciferasa con el propósito de determinar de manera cuantitativa los niveles de expresión de los genes reporteros. Antes, durante y al final del experimento se tomaron muestras de sangre de cada animal (días O, 14, 16, 21 y 28) con la finalidad de establecer los niveles de anticuerpos circulantes en contra de adenovirus; mediante los ensayos de ELISA y de anticuerpos neutralizantes. Para estudiar si la preinmunización permite el uso de dosis progresivas de adenovirus sin la presentación de hepatotoxicidad, se utilizó una población de 35 ratones Balb/c, los cuales fueron divididos en siete diferentes grupos de cinco ratones cada uno. Durante el día O del experimento, cinco grupos de animales recibieron preinmunización con AdVFT2M59, mientras que dos grupos fueron inyectados can solución de amortiguador de fosfatos (PBS) poro constituir los dos grupas control. En el día 14, todos los animales preinmunizados fueron inyectados por vía intratumoral con dosis crecientes de ArlV-Luc como se explico a continuación: grupo l: 2Xl0 9 , grupo 2: 6Xl0 9, grupo 3: 2Xl O'º, grupo 4: 6Xl0 1º, grupo 5: 2Xl0 11 , v.p./20µ1/tumor. Del mismo modo, durante el día 14, a los 2 grupos de animales controles se les inyedó con AdVLuc a una dosis de 2Xl 0 9 , y 6Xl O'º Á9 C, serotipo Ad-5 de la familia Adenoviridae. Fueron construidos según el método propuesto por Rosenfeld y Bett21 dentro del Gene Vector Laboratory del Center for CiENaA UANL / VOL. Vl, No. 4, OCTUBRE-OICIEMBRE 2003 Cell and Gene Therapy del Baylor College of Medicine, de Houston Texas. De acuerdo a las normas de las buenas prácticas de laboratorio, utilizando condiciones estándar."· 23 Durante la etapa de preinmunización se utilizó el AdV-5 AFT2M59, carente de genes reporteros (gutless), el cual fue empleado para inducir la producción de anticuerpos en el grupo de animales preinmunizados. El uso de un vedar sin genes reporteros fue necesario para evitar la producción de anticuerpos en contra del transgen. Para determinar la expresión cuantitativa de los genes reporteros se utilizó un segundo vedor (AdvLuc) de origen humano, portador de una secuencia exógena que codifica para una proteína enzimática conocida como luciferasa. Adv-Luc contiene un casete de expresión en la región El, construido con el promotor de Citomegalovirus (CMV), el DNAc que codifica para luciferasa y la señal de poliadenilación de SV40. Ambos vectores adenovirales fueron propagados en células 293 y, posteriormente, purificados por centrifugación diferencial en gradientes de cloruro de cesio. La titulación de ambos vectores osciló entre un rango de 9Xl O 12 vp/ml. 23 · 24 Animales Se utilizaron ratonas a la cepa Balb/c, de 20g de peso (Harlan Sprague Dawley, lnc. lndianapolis, IN). También se utilizaron ratonas inmunodelicientes de la cepa RAG-2 (recombinase activating 2 gene). Los animales homocigotc¡,s para la mutación en el gen RAG-2 carecen de células B y células T, ya que la deleción de este gen ocasiona un bloqueo en la diferenciación temprana de estas líneas celulares. Como criterio de terminación del experimento se decidió sacrificar a los animales con un crecimiento tumoral mayor de 2250 mm 3, o de un peso igual o mayor al l 0% del peso corporal. También se sacrificaron los animales enfermos que presentaron caquexia, dificultad respiratoria, hipoactividad y ataque a su estado general. La eutanasia se efectuó por asfixia en una atmósfera saturada con C0 2_ Líneas celulares Para inducir el crecimiento de tumores en los animales experimentales, se utilizó la línea celular TM40D. Esta línea se deriva de ratonas vírgenes normales de la cepa Balb/c y se generó a partir de células murinas del epitelio mamario (FSK), cultivadas du503 mJ �EFECTO DE lA PREINMUNIZACIÓN SOBRE lA EFICACIA TERAPÉUTICA Y TOXICIDAD DE lA TERAPIA GÉNICA .ANTITUMORAL rante períodos de tiempo variable. Las células FSK fueron inyectadas en el te¡ido adiposo de las almohadillas mamarias de modelos murinos y después de 11, pasa¡es seriados, las células transplantadas generaron tumoraciones alveolares preneoplásicas con gran capacidad de tumorigénesis. 25 Los cultivos celulares fueran mantenidos a 37ºC en una atmósfera de C0 2 , utilizando medio D-MEM suplementado con suero fetal de ternera al l 0%. Cuando la confluencia celular fue cercana al 80%, las células en monocapa fueron lavadas con PBS y, posteriormente, tratadas con tripsina al 5%, después de un nuevo lavado y centrifugado, las células fueran contadas, resuspendidas en D-MEM y finalmente inyectadas por vía subcutánea en la región dorso-lateral de cada uno de los animales ba¡o estudio. Métodos Ensayo de ELISA Para la cuantificación de anticuerpos específicos en contra de adenovirus en el plasma de los animales preinmunizados, se utilizó un método indirecto de ELISA, 26 en donde el adenovirus-5 AFT2M59 fue utilizado como antígeno. Para este propósito se utilizó una solución de 8.87Xl 0 12 p.v./ml, las partículas virales fueron fi¡adas por enlaces no covalentes en la base de una microplaca de titulación con 96 celdillas y el exceso de antígeno se lavó con una solución de amortiguador de fosfatos y detergente tween 20 (Phosphate Buffered Saline Plus Tween 20 (20X). Cat. RP 0014. ScyTek Laboratories. Logan Utah, U.S.A). Las celdillas fueron llenadas con superblock bloking buffer en PBS (Pierce. Rockford, lllinois. U.S.A. Cat. No. 37515) para bloquear los epítopes inespecíficos de las proteínas que pudieran unirse con los anticuerpos y obstaculizar el ensayo. Enseguida, se añadieran las muestras de suero en las celdas correspondientes; cualquier anticuerpo específico contra adenovirus se uniría a la fase sólida. El comple¡o de antígeno-anticuerpo fue cuantificado por medio de una técnica de "sándwich", utilizando un con¡ugado de anti-inmunoglobulina-enzima (Pierce Cat. No. 32490.), el cual se une al anticuerpo anti-Ad-5, previamente fi¡ado en la fase sólida. Finalmente, se añadió el substrato para lo enzima (3,3',5,5'-tetramethyl Benzidine Substrate Solution. Pierce Cal. No. 3402) que produce una reacción colorimétrica, la que fue cuantificada como un incremento en la absorbancia, a través de un espectrofotómetro (ELX800 Universal Microplate Reader Bio-Tek lnstruments). Ensayo de neutralización de adenovirus. La técnica se realizó en células en cultivo, con la finalidad de medir la capacidad de los anticuerpos -específicos contra adenovirus- para inhibir la infección (lisis) de las células por las partículas virales en estudio. El título de neutralización fue visualizado como un marcador subrogado de la habilidad del anticuerpo para prevenir la infección in vivo. 27 Para tal efecto, se emplearon placas de 96 cavidades donde se mezclaron 50 µL de las diferentes diluciones del suero con igual volumen de cada uno de los aislamientos virales (100 TCIDso Ui 10.05ml). Las diluciones fueron realizadas en medio MEM suplementado con suero fetal de ternera al 2% inactivado por calor. Después de incubar durante 1 h a 37 ºC, se adicionaron l 00 µL de una suspensión de células Vero -en medio 199, con suero fetal de ternera al l O% - a una concentración de 2Xl 05 células/mi. Enseguida las placas fueron incubadas a 37°( ba¡o una atmósfera de C0 2 al 5% durante 3-5 días. Los resultados fueron obtenidos cuando el título de infectividad del virus fue de 30 a 300 TCID50 Ui. El título de neutralización fue considerado como el 50% del efecto citopático (CPE) comparado con el control. Ensayo de luciferasa. Para determinar cuantitativamente el nivel de expresión génica se util izó un adenovirus portador de la secuencia reportera que codifica para luciferasa. La actividad de la enzima fue determinada por medio del ensayo de lucifer□· sa 28 (Promega Madison, WI. U .S.A. Cat. E1500). Para iniciar el ensayo, cada te¡ido/órgano fue lavo· do con buffer de fosfatos, y cada muestra fue colocada en tubos de polipropileno conteniendo 2 mi de buffer de lisis [25 mM Tris -phosphate pH 7.8, 2 mM dithiothreitol (DTT), 2 mM 1,2 diaminocyclohexane-N,N,N',N' -tetraacetic acid, 10% glycerol, 1% Triton X-100]. Posteriormente, cada uno de los teji· dos en estudio fue sometido a homogenización me· cónica, utilizando un homogenizador (Ultra-T urrox laboratory disperser/homogenizer, IKA works # 27950-00). Cada homogenizado fue sometido 0 centrifugación a 2000 RPM X 2min, con la fina lidad de eliminar el sedimento de detritus celulares, mien· tras que el sobrenadante fue almacenado a -80°C. lilJ 504 - - - ~ ~ - - - - - - - - - - - - ~ - ~ - CIENCL4.UANL/VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBIIE. AN□RÉS HERNANoez GARciA, MARíA T. VLACHAK1, M1cHAEL ITTw.NN, HuGO A. BARRERA SALDANA, EsruARoo AGUILAR CóRoovA Para medir la actividad de luciferasa, se mezclaran 20 µI de cada homogenado con l 00 µI del reactivo de luciferasa [20Mm tricine, 1.07 mM (MgCO ) Mg (OH),.5H,O, 2.67 Mm MgSO,, 0.1 Mm EDTA'. 33 _3 Mm DTT, 27 0¼M coenzyme A, 470¼M luciferina 530¼M ATP, pH final= 7.8]. Inmediatamente des'. ~ués se cuantificó la emisión de luz durante un penado de l O segundos, en un luminómetro modelo TD-20/20. Tumorigénesis. Para establecer el modelo d tumorigénesis se utilizó la línea celular TM40-D co~ lo finalidad de producir una fenocopia de tu~ores ortotópicos en ratones Balb/c, y poder investigar los efectos de la respuesta inmune humoral sobre la transferencia Y expresión genéticas de tumores inyectados con vectores adenovirales. Para este propósito, los animales fueron anestesiados con pentobarbital (Ne_mbutalR, Abbott Laboratories. Chicago, IL) a una dos1_s de 50 mg/Kg. Posteriormente, cada animal fue inoculado con células TM40-D a una concentración de 1Xl 0 6, en un volumen de 50 µl. Después de un período de tumorigénesis de 3-4 semanas -en el cual los tumores alcanzaron un diámetro de 50 a 60 mm 3,- los animales fueron inmunizados con AdV-Luc o una dosificación de l X 1O" p.v./20 µl. Para evaluar el crecimiento tumoral los tumores fueron medidos cada cuatro días en su; dos ejes perpendiculares, utilizando un calibrador digital tipo vernier; el volumen tumoral fue calculado con la fórmula (a X b' )/2, en donde a es el eje moyor Y b es el e¡e menor del tumor. Recolección de tejidos y muestras de suero. Para lo obtención de las muestras de hígado, bazo, ovario, pulmón y tumores, se sacrificaron los ratones por medio de dislocación cervical. Inmediatamente se ~e~lizó una laparotomía a cielo abierto, y se proce10 o disecar y remover a cada uno de los órganos en estudio. Todas las muestras fueron colocadas en recipientes can nitrógeno líquido y luego almacenadas o -80º C. la extracción de sangre se realizó bajo anestesia 9_~neral, siguiendo el método modificado de puncion del seno retro-orbital. Para ello se utilizó una ~icropipeta de 200 µI; con puntillas embebidas de epanna y cortadas en forma diagonal para facilitar la pun c1on. . , De ca d a anima . 1se extra¡eron . 200 µI ~e sangre total, los cuales fueron centrifugados a 000 RPM x 4 min, el plasma sobrenadante fue almacenado a -80ºC para su estudio posterior. ~ UANL /VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-0ICIEMBRE 2003 Análisis enzimáticos. Para la determinación de la ~ctividad de enzimas hepáticas se cuantificaron los htulos de las enzimas alanina aminotransferasa (ALT) aspartato aminotransferasa (AST) y fosfatos□ alcalin~ (ALP). Las valores respectivos son reportados en Unidades Internacionales por Litro. Estudio anatomopatológico, Durante la necropsia de los animales se procedió a recolectar los diferentes te¡idos ba¡o estudio. Cada órgano fue sumergido en formol, después de su fijación los bloques fueron deshidratados en concentraciones crecientes de alcohol, aclarados con xilol e incluidos en parafina. Los cortes se realizaron en un microtomo obteniéndose una cinta de rebanadas de tejido d~ 5 a 8 micras de espesor. Finalmente, los cortes fueron teñidos con la técnica de hematoxilina y eosina Y se examinaron con el microscopio de luz. El hígado, pulmón y bazo de cada animal fueron ~xa_minados para la búsqueda de hepatitis, neumon1a intersticial e hiperplasia esplénica. Las cambios histológicos fueron catalogados con una escala del Oal 4, en donde el cero representa la morfología normal y el 4 severa inflamación, hiperplasia o necrosis. Análisis estadísticos El procesamiento estadístico de los resultados obtenidos durante los ensayos de luciferasa, ELISA y anticuerpos neutralizantes en los diferentes grupos de estudio, se realizó por medio de la prueba T de Student y del análisis de varianza unidireccional. Resumen "Efecto de la preinmunización con adenovirus sobre la eficacia terapéutica y toxicidad de la terapia génica antitumoral" Objetivo: Determinar si la inyección intratumoral de adenovirus portadores de genes reporteros induce, o no, la producción de anticuerpos en contra del vector, y establecer si la presencia de éstos influye en la, efoct1v1da~ terapéutico y toxicidad de la terapia genica del cancer mediada por vectores adenovirales. Resultados y conclusiones: En los animales no inmunizados, la diseminación de los vectores adenovirales desde el sitio de la inyección es homogénea Yde carácter sistémico. La preinmunización oca- sos lilJ �· EFECTO DE lA PRElNMUNlZAOÓN SOBRE 1A EFICACIA TERAPEVTICA y TOXIO0AD DE lA TERAPIA GÉNlCA ANTITUMORAI. ANDRÉS HERNÁNDEZ GARciA, MARiA T. V1AcHAJO, MiCHAEL ITTMANN, HuGO A. BARRERA SAtoAÑA, EsruARDO AGU11AR Có,oovA siona una significativa reducción en el nivel Y du_r?ción de la expresión de luciferasa . Esta d1sm1nuc1on es más importante en el hígado, comparada con la expresión dentro del tumor. El uso de dosis _elevadas de vectores virales en animales con inmunidad preexistente, restituye los niveles de expresión intratumoral a niveles comparables con los observados en animales controles. Sin embargo, los fenómenos de toxicidad hepática observados en los anim □ !es preinmunizados necesitan ser estudiados con mas detalle, debido O las enormes implicaciones terapéuticas que los vectores adenovirales tienen en el tratam1ento del cáncer. Palabras clave: Adenovirus, Terapia Génica, Prein- and antipenton base antibodies hove a synergistic effect on neutralizing adivity. J. Viral. Mar; 72 (3): 2388-97. 4 _ Harvey B G, Hackett N R, EI-Sawyt, Rosengort T K Hirschowitz E A, Lieberman M D, Leesser M l a~d Crystal R G (1999): Variability ol human systemic humoral immune responses to adenav1rus gene transfer vectors administered lo d,fferent organs. J. Viral. Aug; 73 (8): 6729-42. 5 _ Kaplan, JM., ST. George, JA., PennihngStoCn, SE.d, Keyes, L.D., Johnson, RP., Wadswort , ., □ n Smith, AE. (1996). Humoral and cellular immune responses of non-human primates to long term repeated lung exposure. Gene Ther. 3, 117- 127. 6. munizacián, Toxicidad, Inmunidad preexistente . Abstract Objective: Preimmunization to adenoviruses _may influence the therapeutic effecliveness and tox1c,ty of adenoviral-mediated gene therapy far cancer. This study was undertaken to evaluate the _impact of intratumoral preimmunization on adenov1ral. vector expression and toxicity. Results and Conclus1ons_: A preferential decrease in adenoviral vector expressIon is observed in liver compared to tumor alter preimmunization. Higher adenoviral doses restore intratumoral adenoviral express,on to levels comparable to those of naive animals. However, the hepat1c toxicity observed in preimmunized animals needs to be further assessed dueto the therapeutic implications far the treatment of cancer with multiple courses of adenoviral-mediated gene therapy. 7. Keywords: 9. Adenovirus, Gene Therapy, Preimmunization, Toxicity, Pre-existing immunity. Herman JR, Scardino PT, Aguilar-cordova E, WTooC SLC, Hall SJ, Timme TL, and Thompson (l 997): Phase I clinical trial of in situ gene therapy in men with locally recurrence of prostate concer alter radiation. J. Uro l. 15 7: 1294A. Katherine L. Molnar-Kimber., Daniel H, Shtermaned., Michael Chang., Eugen H, Kong, Mo amm ELBash., Michael Lanuti., Ashraf Elshami., Karen Gelfand James M. Wilson., Larry R. Kaiser., and Steven Albelda (1998): lmpact of preexisting and induced humoral and cellular immune responses in an adenovirus-based_ gene therapy phase I trial for localized mesothel1oma. Human Gene Therapy 9:2121-2133 (September 20). M 8 _ y Yang, FA Nunes, K Berencsi, E)E Cfurt h, E I Gonczol and JM Wilson (1994: e II uar lmmunity to Viral Anti gens Limits E1-Deleted Adenoviruses far Gene Therapy. Proceedings ol the National Academy of Sciences, Vol 91, 44074411, Copyright © by National Academy ol Referencias Sciences. ) Yang Y, Li Q, Ertl HC and Wilson JM (1995: Cellular and humoral immune responses to viro antigens create barriers to lung-directed g_ene therapy with recombinan! adenov1ruses. J Yirol. l. H orw1•tz, M .S. (1996). Adenovirus. ind Fie/ds p M Apr;69(4):2004- l 5. Raper SE, Yudkoff M, Chirmule N, Gao GP, Nunes F, Haskal ZJ, Furth EE, Propert KJ: Robm· Vira/ogy. (B. Fields, D.M. Knipe, an · · Howley, Eds.), pp. 2149-2171. Lippincott Philadelphia. 2 _ Trapnell, B.C. (1993). Adenoviral vecto rs fa r g ene lransler. Adv. Drug Deliv. Rev. 12: 18 5 - 18 9 · son MB, Magosin S, Simoes H,_ Spe,che~~ Hughes J, Tazelaar J, Wivel NA, Wtlson _JM,_ _ Batshaw ML. (2002): A pilot study of 1n_v,vo:: directed gene ransler with an adenov1ral v in partial ornithine transcarbamylase deficiency. l 3 _ Gahery-Segard H, Farace F, Godlrin Dd,GGasto ~ J, Lengagne R, Turz T, Boulanger Pan _uI IIe JG. (l 998). lmmune response to recomb,nant capsid proteins ol adenovirus in huma ns: Ant1f1ber l\l)so6 O. recombinan! adenoviruses. Gene Therapy. 8(23): 1794-1800. 12. Sha lev M, Kadmon D, Teh BS, Butler EB, Aguilor-Cordova E, Thompson TC, Herman JR, Adler HL, Scardino PT, Miles BJ. (2000). Suicide gene therapy toxicity alter multiple and repeat injections in patients with localized prostate cancer. J. Uro/. 163(6), pp. 1747-1750. 13. Vlachaki MT, Chhikara M, Aguilar L, Zhu X, Chiu KJ, Woo S, Teh BS, Thompson TC, Butler EB, Aguilar-Cordova E.. (2001). Enhanced Therapeutic effect of multiple injections of HSVTK+GCV gene therapy in combinalion with ionizing radiation in a mouse mammary tumor model. lnt. J. Radial. Oncol. Bici. Phys. 51 (4): 1008-1017 14.Lamont JP, Nemunoitis L, Kuhn JA, Landers SA, and McCarty TM. (2000) . A prospedive phose 11 triol of ONYX-015 adenovirus and chemotherapy in recurren! squamous cell carcinoma of the head and neck (the Baylor experience). Ann Surg Oncol. Sep;7(8):588-92. 15. Nemunailis J, Khuri F, Ganly 1, Arseneau J, Posnel'r'ÁGene Ther. 4, pp . 1069-1076. 17. Y. Yang, K. Greenough and J. M. Wilson, (1996) Transient immune blockade prevents farmalion of neutralizing antibody lo recombinan! adenovirus and allows repeated gene lransfer to mouse liver. Gene Ther. 3 , pp. 412-420. 18. Sun MA, Wang BE, Annoni G, Degli Esposti S, Biempica L, Zern MA. (1990). Two rol models of hepalic fibrosis a morphologic and molecular comparison. Lab. /nvest. 63 (4), pp. 467-475. 19. Clabough DL, Gebhard D, Flaherty MT, Whetter LE, Perry ST, Coggins L, Fuller FJ.(1991 ). lmmunemediated thrombocytopenia in horses infected with equine infectious anemia virus. J. Viro/. 65 (1 l ), pp. 6242-6251. 20. Teh BS, Aguilar-Cordova E, Kernen K, Chou CC, Shalev M, Vlachaki MT, Miles B, Kadmon D, Mai WY, Caillouet J, Davis M, Ayala G, Wheeler T, Bra dy J, Carpenter LS, Lu HH, Chiu JK, Woo SY, Thompson T,and Butler EB. (2001) , Phase 1-11 trial evaluating combined radiotherapy and in situ gene therapy with or without hormonal therapy in the trealment of prostate cancer--o preliminary report. /nt. J. Radial. Once/. Bio/. Phys. 51 (3): 605-613. 21. Bett AJ, Haddara W, Prevec L and Graham FL (1994): An efficient and flexible system far construction of adenovirus vectors with insertions or deletions in early regions l and 3. Proc Natl Acad Sci. USA, 91: 8802-8806. 22. Bett AJ, Prevec L and Graham FL (1993): Packaging capacity and stability of human adenovirus type 5 vectors. J.Virol. 67: 5911-5921. 23. Green M, and Pina M (1963). Biochemical studies on adenovirus multiplication. IV. isolation, purification, and chemical analysis of adenovirus. Virology 20, 199-207 24. Strayer DS, Duan LX, Ozaki 1, Milano J, Bobraski LE, and Bagasra O .. (1997): Titer replicationdefective virus far use in gene transler. Biotechniques 22(3), 447-450 25 . Kittrell F.S, Obom CJ and Medina D (1992): Development of mammary preneoplasias in vivo from mouse mammary epithelial cell lines in vitre. Cancer Res. Aprl; 52 (7): 1924-32. 26. Zou Y, Mirbaha F, Lazara A, Zhang Y, Lavingia B and Staslny P. (2002): MICA is a !argel far complement-dependent cytotoxicity with mouse monoclonal antibodies and human alloantibodies. Hum lmmunol. Jan;63(1 ):30-9. 27. Gahery-Segard H, Farace F, Godfrin D, Gaston J, Lengagne R, Turz T, Boulanger P and Guille! JG. lmmune respÓnse to recombinan! capsid proteins ol adenovirus in humans: Antifiber and antipenlon base antibodies hove a synergistic effecton neutralizing adivity (1998): J. Viral. Mar; 72 (3): 2388-97. 28. Mittal SK, McDermott MR, Johnson DC, Prevec L, and Graham FL. (1993): Monitoring loreign gene expression by a human adenovirus-based vector using the firefly lucilerase gene as a reporter. Virus Res. 28(1): 67-90. Hum Gene Ther. 2002 Jan l; 13(1 ): 163-?SHH 11. Cichon G, Boeckh-Herwig S, Schmidt nd Wehnes E, Muller T, Pring-Akerblom P, 0 Burger R. (2001 ). Complement activahon by CIENCIA UANL /VOL.VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBllf. llANL/VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __ 5071\l) �ARACELY HERNÁNOEZ R., LETICIA M. MATERIALES CERÁMICOS y LUZ SOLAR: MÉTODO NOVEDOSO EN TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ARAcELY HERNÁNDEZ La catálisis tiene aplicación en muchos campos de la química, en la catálisis ambiento/el principal objetivo es llevar a cabo reacciones relevantes para lograr la disminución de contaminantes que están perjudicando el medio ambiente. En estos procesos destacan los métodos catalíticos y fotocotolíticos Un proceso fotocatolítico es el mismo que un proceso catalítico donde la reacción superficial es de tipo redox; sin embargo, este mecanismo redox en la fotocatálisis es desencadenado principalmente por la acción de la luz excitando un sólido, el cual debe tener propiedades semiconductoras. En los procesos fotocatalíticos, se requieren semiconductores con bandas de energía prohibida (Eg) entre 3.5 eV y 2.2 eV; con lo cual se puede obtener una mayor degradaoon de c?mpuestos orgánicos en condiciones menos energetIcas .. Las reacciones fotocatalíticas con polvos semiconductores han recibido gran atención, debido a sus aplicaciones en la completa mineralizaci_ón de sustratos orgánicos. ' De aquí la importancia del desarrollo de nuevos semiconductores que hagan O El presente artículo está basado en lo investigaci~n «Uso de materiales cerómicos semiconductores y luz solar: meto~o novedoso en las tecnolog ías de tratamiento de aguas res1duolesll R.*, LETICIA M. TORRES GuERAA' más eficiente el proceso fotocatalítico. Entre los óxidos semiconductores comúnmente usados en fotocatálisis, el Ti0 2 ha sido el más estudiado,' yo que en los últimos años se ha demostrado qu_e_ lo interacción entre la radiación ultravioleta y el d1ox1do de titanio tiene un gran potencial para destruir compuestos orgánicos tóxicos presentes en aguas residuales.'·' Por otro lado, las limitaciones de un semiconductor para actuar como un fotocatalizador (estabilidad del semiconductor bojo iluminación, eficiencia en el proceso fotocatalítico, selectividad de los productos Y rango de longitud de onda de respuesta) pueden ser superadas modificando la superficie del semiconductor. El método de preparación de los materiales semiconductores para efectuar reacciones · 1 atencIon, ·• fotocatalíticas merece especia ya quees definitivo paro controlar el tamaño de partícula,!º distribución de los constituyentes y la pureza, paro· · ncI0 metros que influyen fuertemente en 1a efIcIe fotocatalítica. El método sol-geles un proceso mu_y eficaz para la obtención de catalizadores ca~ di· , · ·invo 1ucra la hidrol1s1 versas aplicaciones. Esta tecn1ca de olcóxidos, mediante uno cantidad controlado de ag ua catolizada mediante condiciones ácidas 0 ' seguida luego de un proceso de po 1·icon· básicas, densación.s El gel resultante es térmicamente troto· do O diferentes temperaturas; durante este tratarnien· galardonado con el Premio de Investigación UANL 2_002 en la categoría de Ingeniería y Tecnología, otorgado en ses~ón solemne del Consejo Universitario de la UANL, en septiembre de 2003. ■ sos • Facultad. de Ciencias Quím icos, UANL _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __ CIENCIA UANL /VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-DICIE to, los cambios que se presentan en el gel incluyen: deserción de agua, evaporación de solventes, deserción de residuos orgánicos, reacciones de deshidroxilación, y cambios estructurales hasta que lo fose de interés es obtenida. Además de sus propiedades texturales y morfológicas, las característicos de un catalizador dependen también de los sitos ácidos o básicos de su superficie. Las propiedades ácido-básicas de un sólido juegan un papel muy importante en el fenómeno adsorción-deserción dentro del campo de la catálisis; particularmente en lo fotocatálisis, donde un compuesto semiconductor es usado en un sistema líquido-sólido. En este trabajo, presentamos la síntesis por el proceso sol-ge/, o condiciones ácidas y básicas, del compuesto semiconductor Ba 3 Li 2Ti 8 O 20_6·' así como también el estudio de la actividad fotocatalítica de este óxido ternario, cuya estructura de túnel ha sido asociada a su comportamiento catalítico en reacciones heterogéneas. 8 Experimental ToRREs GUERRA fue determinada mediante el método BET, a partir de las isotermas de adsorción obtenidas en un aparato Micromerictics ASAP-2000 con nitrógeno como adsorbato. Prueba catalítica. La reacción de descomposición del 2-propanol se llevó a cabo en un microrreactor de flujo acoplado a un cromatógrafo de gases (figura l ). El 2-propanol (J.T.Baker l 00%) fue colocado en un doble saturador tipo H, el cual fue introducido en un contenedor. Una mezcla de hielo-agua se usó para mantener la temperatura del saturador a Oº C. Como gas acarreador se usó argón en todas las pruebas. La presión parcial del 2-propanol en el saturador fue de 8.28 torr. En cada medición se usaron 40 mg del catalizador. La reacción catalítica fue llevado a cabo a 200ºC y los productos de reacción fueron analizados cada cinco minutos durante dos horas. El análisis de los productos fue realizado en un cromatógrafo de gases Hewlett-Packard modelo 5890. Fotocatálisis. Los experimentos fotocatalíticos fueron llevados a cabo a temperatura ambiente. A un recipiente conteniendo una solución acuosa de 30 ppm de 2,4-dinitroanilina (pH 7) fue añadida una cantidad de 200 mg de cada catalizador. Como iniciador de los radicales hidroxilo 4ml/L de H O 2 2 fueron añadidos a la solución. Bajo agitación la solución fue irradiada en una caja cerrada con una lámpara Uv Black-Ray modelo XX-15, lo cual emite radiación de 1=254 nm y una intensidad de l 600 2 mW/cm . La intensidad de la radiación recibida en el recipiente fue de 1560 mW/cm 2 medida con un radiómetro UVP modelo UVX-25 con sensor de 254 nm. La velocidad de reacción fue seguida tomando alícuotas cada l O min y analizadas en un espectrofotómetro UV-Vis Hewelett-Packard model 8452 equipado con arreglo de diodos coma detector. Preparación de la muestra. Se usaron como precursores metálicos: lsopropóxido de bario (Aldrich Chemicals), acetato de litio (Sigma) e isoprpóxido de titanio (Aldrich Chemicals). Como solvente se usó etanol (99.9% PROQUIM) y ácido acético glacial (PROQUIM 99.8%) fue añadido bajo agitación continuo hasta lograr un pH de 3. La mezcla de reacción fue calentada a reflujo a 70º C, hasta que se formó el gel. Con el fin de preparar el mismo compuesto a diferentes condiciones de pH, se usó hidróxido de amonio en lugar de ácido acético para alcanzar un pH de 9. Se obtuvieron geles opacos que fueron calentados lentamente a 40ºC hasta la completa evaporación del solvente. Posteriormente, codo gel fue secado en la estufa a 90ºC por 24 horas (gel fresco). Diferentes porciones de los geles resultantes fueron calcinadas en aire a 200º, 400º, 600º y 800ºC por seis horas a cada temperatura. Resultados y discusión Caracterización. Cada una de las muestras obtenidas en los tratamientos térmicos fueron caracterizadas mediante espectroscopia infrarroja en pastillas de KBr (Perkin-Elmer, FT-IR, Paragon l 000PC) en lo región de 500 a 4000 cm·' , análisis térmico diferencial y termogravimétrico (TA-lnstruments, SDT2960) a una velocidad de l 0ºC/ min en atmósfera de oire y difracción de rayos X (Siemens D5000 Cu Ko, = l .5418 Á ). El área superficial de los sólidos Difracción de rayos X. En las figuras l y 2 se muestran los patrones de difracción de las muestras obtenidos a pH3 y pH 9, respectivamente, cuando fueron tratadas a 600 y 800ºC. El dilractograma del sólido sintetizado a pH3 y calcinado a 600ºC presenta picos que corresponden a la posición de las reflexiones del Ba Ti 0 3, lo cual indica la transformación química de los óxidos en el gel a este óxido binario hasta completar la reacción con la forma- ll!,ig,. UANL / VOL. Vl, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 509 ■ �MATERIALES CERÁJv1!COS Y LUZ SOLAR: MÉTODO NQ\fl:DOSO EN TECNOLOGlAs DE TRATNvllENTO DE AGUAS RESIDUALES ción de lo estructuro cristalino Bo 3Li 2Ti 8O 20 • Sin embargo, en el de lo muestro preparado o pH9 y trotado o lo mismo temperatura (figuro 2), casi no se detectan picos debido o que el Bo 3 Li 2Ti 8O 20 se ha formado con un tomona en el intervalo de los nonocristoles, de aquí que na sea detectable con el difroctómetro Siemens D5000. Los difroctogromos obtenidos, cuando la muestro se calcinó a 800ºC por 6 horas, (en ambos pH) corresponden al patrón de difracción de polvos del compuesto Bo 3 Li 2Ti 8O 20 reportodo. 9 ARAcEtv HERNÁNDEZ R., LEric1A M. TORRES GUERRA ción de hidrólisis es más rápida que lo de condensación y el gel resultante es más hidroxilodo que el gel obtenido en condiciones básicos. 'º En regiones de bo¡os energías se observo la bando ancho característico de los enlaces Ti-O, así como también los bandos de absorción que definen lo estructuro cristalina del Ba 3Li 2Ti 8O 20 , debido o que con el aumento de temperatura se tienen enlaces Bo-O estables y el Li se coloco en sitios octaédricos, como ha sido reportado anteriormente. 9 702 i (a)pH3-800° 852 f 520 IA) pffl t 857 3439 4 00 3000 Fig. 3 Espectros FTIR del titanato de bario y litio sintetizodo: (o) en condiciones ácidos y (b) en condiciones básicas. Fig. 2 Difroctagromos del titonoto de bario y litio sintetizado o pH 9 y tratados a 600 y BOOºC gel o pH3 y pH 9 y térmicamente trotado o 800ºC. Puede observarse lo banda ancha a 3395 cm·' asignada o los vibraciones de estiramiento de los grupos hidroxilo. En el espectro de las muestras sintetizados a pH 3 la serial de los grupos OH es todavía visible, lo que indico que éstos están químicamente enlazados a lo red del sólido. Reportes previos indican que en condiciones ácidos de síntesis, la reoc- • "º g ~ w 80 • 80 • 40 i 20 ~ w 200 400 600 800 1000 ¡•e¡ tirde sus espectros de absorción UV-Vis, son reportados en lo tabla l. Estos fueron calculados usando lo ecuación a(hr) (hv-E ¡m1 2 , donde a(hr) es la ener0 gía del fotón y m = l pa ro una transición directo enlre los bandos (banda de valencia y banda de conducción). A partir de estos espectros UV-Vis la energía de banda, Eg, fue calculada por extro~olación de una línea recta a partir de la curvo de absorción hacia el e¡e de lo abscisa. Cuando a entonces propano! llevada a cabo a 200ºC sobre las muestras obtenidos o pH3 y pH 9 y tratados O 200 400 600 y 800ºC. Lo selectividad hacia la deshidrata'. ción poro formar propeno es debida o lo presencio de sitios ácidos, mientras que la deshidrogenoción hacia acetona es originado por los sitios básicos en el sólido. De aquí podemos observar que la selectividad hacia los productos es mantenida en el mismo orden: 89-85% vs. 11-15% propeno y acetona respectivamente. El proceso sol-gel permite la pe,'. manencio de grupos OH en lo red, lo cual proporciona propiedades ácido-básicos al compuesto ternario así obtenido. Tablo 1!. Selectividad de lo descomposición del 2-propanol a 200 C en el compuesto Bo3 Li2Ti80 20 preparodo a pH 3 y pH 9 por el método sol-gel. •e pHJ 11 EH=hr. En las muestras que fueron sintetizados a P 9, usando NH,OH como catalizador de hidrólisis en lo reacción de geloción, los valores de Eg son mayores que en los muestras sintetizados o pH3. Con el incremento del pH en la solución, la reacción de condensación es predominante, de aquí que los geles obtenidos tienen menos grupos hidroxilo y tienden o tener uno menor cantidad de defectos estructurales. Cuando el gel es preparado a pH9 es me- ·- % Selectividad T de calctnadón los valores de área específico o los diferentes tem· peroturos, de las muestras calcinados desde 200 o 800ºC. De aquí podemos observar que los áreas disminuyen al incrementarse la temperatura, debido o lo contracción de lo red. Cuando los muestras fue· ron sintetizados o pH básico, las áreas específicos de éstos fueron mayores que los de aquellos sinteti• a acetona pH 3 pH 9 200 87.17 85.42 12.82 14.57 400 '8.98 88.25 11.01 11.74 600 91.42 86.42 8.57 13.57 800 85.21 9H7 14.76 5.52 Fotocatálisis. En lo figuro 5 se presento el espectro de absorción UV-Vis de 2,4-dinitroonilina o diferentes tiempos de iniciada su degradación. 3.0 nos hidroxilado, y lo formación de defectos por desh1droxilación (en los tratamientos térmicos) es ba¡a. 12 25 - 0min - 30min ----- 60 min --1oom;n \ Descomposición de 2-propano/. Lo tabla II muestra lo selectividad de la descomposición de 2- % Selectividad pH9 20 Propiedades textura/es. En lo figuro 4 se muestran Espectroscopia de infrarrqjo. Lo figuro 3 muestro los espectros FTIR del compuesta obtenido por sol 120 ~ fig. 4 Variación del órea específica del tita nato de bario y litio preparado a pH3 y 9 y trotado térmicamente a diferentes temperaturas ................... ' • ! 1'0 TEMPERATURA (A)plll Fig. 1 Difractogramos del titonato de bario y litio sintetizado a pH 3 y trotados o 600 y B0OºC ! ----+--140 min ---+- 200 min L1J 1.5 o ~ ~1.0 :l'ablo l. Valores de Eg poro muestras de titanalo orJ) !¡l 05 de bario y litio• Temperalura de calcinación zados o condiciones ácidas. o.o 400'C 600'C 600'C 3.09 3.14 3.18 200 300 400 500 600 Latgilud ~ ~ Cálculo de banda de energía prohibida (Eg). los valores de Eg calculados poro codo muestro o por· CIENCIA UANL /VOL.VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBllf:4 3.48 3.44 3.37 'Unidades: Eg,,, eV ~UANLiVOL VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 Fig. 5. Espectro UV-Vis de la evolución de la bando de absorción a 346 nm de 2,4-dinitroanilino. �MATERIALES CERÁM!COS y _uz SOLAR: MÉTODO NOVEDOSO EN ..-ECNOJOGiAS DE TRATAMIENTO )E AGUAS RESIDUALES En esta gráfica se puede observar una disminución en la intensidad de las bandas de absorción a 346nm y 262nm, dichas bandas disminuyen gradualmente can el tiempo hasta que desaparecen completamente, lo cual indica que la descomposición del compuesto orgánica es completa. La evolución de la concentración del sustrato en función del tiempo con los catalizadores preparados a diferentes pH y tratados térmicamente fue seguida tomando como base la banda máxima de absorción de su espectro a 346 nm. Para evaluar los parámetros cinéticos de la reacción se aplicó el modelo de Langmuir-Hinshelwood, can la ecuación para reacciones fotocatalíticas heterogéneas llevadas a cabo en un reactor batch: 13 1 f,:= 0.693 l 1ci*: c.. J + 2k, m.-1 r Ves el volumen del líquido, C la concentración del sustrato, m la masa del catalizador, A los sitios de adsorción por g/cat, k, la constante de velocidad aparente y k, la constante de adsorción aparente. Los valores de k,, k,, k,k2 (reactividad aparente) y t 112 (tiempo de vida media aparente) con los catalizadores obtenidos a diferentes temperaturas en la descomposición de 2,4-dinitroanilina se reportan en la tabla 111. La actividad expresada como t, 12 para los catalizadores preparados a pH 3 indican que la degradación es favorecida can las muestras tratadas a 800°( (t 112 =26 min). De acuerdo al elevado valor de k2 se puede decir que la capacidad de adsorción Tabla 111. Resultadas del modela Langmuir-Hinshelwood poro le degradación de 2,4-dinitroanilina con los catalizadores de titanato de bario y lilio sol-gel. ,,. k' (IOI) min 1 kZ MI Reaclivldad apareme ~~ mln 1M 1 400 9.4 -4115 0.039 44 3 600 -43.4 0.053 33 3 800 1.1 ""' 9300 0.006 26 9 400 15.2 2117 0.032 54 600 -40.7 1762 0.072 24 800 35.4 17-4-4 0.062 28 PH de T de calcinación sintesls ('C) 3 ■ s12 (min) AAACElY HERNANDEZ R., LETICIA M. ToRRES GUERRA de este catalizador es mejor, debido al grado de hidroxilación del sólido. Esta muestra es hidroxilada, por lo cual los grupos OH se comportan como centros de adsorción. A esta temperatura (800°(), según los estudios de difracción de rayos X, la estructura cristalina del Ba 3 Li 2Ti 8O 20 ya se formó. Para los catalizadores a pH9 la fotodegradación es más eficiente con las muestras calcinadas a 600 y 800°( (t 112 =24 y 28 minutos). A condiciones básicas, lo muestra tratada a 800°( tiene la misma estructuro cristalina que a condiciones ácidas; sin embargo, ésta ha perdido casi todos los grupos hidroxilo causando un diferente grado de formación de defectos. Bajo las mismas condiciones experimentales fue llevada a cabo la degradación de 2,4 dinitroanilino, usando como catalizador el TiO 2 Degussa P-25, el cual posee un área específica de 60 m2/g y una Eg de 3.2eV. Los parámetros cinéticos calculados en esta reacción se muestran en la tabla IV. De acuerdo a estos resultados, podemos decir que la actividad de la titanio Degussa can un tiempo de vida media de 45.6 mines menor que la del compuesto ternario. Esto indica que una vez que se ha formado la estructura cristalina de la fase ternario Ba 3 Li,Ti 8 O 20 , dispersa en titanio .ª 600º( a n'.vel nanométrico, y completamente cristalina a 800 C, ésta presento mayor actividad (t, 12 = 26-28 min) que el TiO 2. Tabla IV. Resultados del modelo Langmuir-Hinshelw para la degradación de 2,4-dinitroanilina con Ti0,Degussa-P25. Tl0 1 Degussa ,., ~ k¡Ml Reactividad aparente k1k1min 1M (mb!J -4.32 8807.8 0.038 45.6 (IO·l) m/rr 1 P25 Conclusiones Las condiciones básicas de síntesis para el compuesto Ba 3Li2Ti8 O permiten la obtención del gel, en 20 menor tiempo que las condiciones ácidas. El oreo superficial y la microcristalinidad del compuesto se ven favorecidas cuando éste se sintetiza o pH alcalino . De acuerdo a los resultados de la descom· posición del 2-propanol, los sólidos obtenidos pre· sentan sitios ácidos y básicos. Se determinó que ei método de síntesis afecta fuertemente las propiedades catalíticas de los sólidos ya que, a pesar de CIENCIA UANL ,'VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-D!CIEMBRE7(MI! obtener el mismo compuesto, caracterizado por DRX como el compuesto cristalino Ba Li Ti O 1 éste pre 32820 sentó un comportamiento distinto al ser usado como catalizador. Las condiciones básicas de síntesis solgel favorecen el comportamiento catalítico del material y la mejor actividad fotocatalítica la presenta el catalizador obtenido a pH9 y tratado a 600 y 800ºC cuando la fase cristalina del Ba Li Ti O se 3 2 8 20 ho formado, aun cuando los valores de Eg son mayores. Bajo las condiciones establecidas para la degradación de 2,4-dinitroanilina, el compuesto ternario presentó una mejor actividad que el TiO 2 Degussa. catalizador para ser utilizado en la remoción de dicha sustancia orgánica de las aguas residuales. La mejor actividad fotocatalítica la presenta el material obtenido a pH 9, y tratado a 600 y 800°( cuando la fase cristalina del Ba 3Li Ti8O se ha formado lo 2 W ' que indica que la estructura cristalina es un factor importante que debe ser considerado en el proceso catalítico. Palabras clave: Titanato de bario y litio, DRX, Fotocatólisis, Sol-gel, Descomposición de 2-propanol, 2,4-dinitroanilina. Abstract Agrad ecimientos los autores agradecen a CONACYT (35415-U) por el apoyo proporcionado para esta investigación. Resum en lo fatocatálisis, como método de degradación de compuestos orgánicos tóxicos en aguas residuales, usondo luz visible y/o ultravioleta y un material cerámico semiconductor como catalizador, es un proceso relativamente reciente y novedoso. Este método ofrece ventajas superiores frente a otras metodologías, tales como: bajo costo, estabilidad química del catalizador y la posibilidad de degrador los contaminantes tóxicos, cuando sus concentrocianes son muy bajas. La parte central del método fatocatalítico es la manufactura y diseño del catalizador cerámico. En este trabajo se sintetizó el compuesto Bo 3li 2Ti 8O 20 por la técnica sol-gel en distintas condiciones de pH. Porciones de los geles obtenidos fueron tratadas a diferentes temperaturas hasta lograr la estructura del compuesto. Las muestras fueron caracterizadas por espectroscopia de infrarrojo, difracción de rayos X y análisis térmico. Se calculó lo energía de banda prohibida de los catalizadores, a partir de sus espectros de absorción UV-Vis. lo descomposición del 2-propanol llevada a cabo con cada una de las muestras se usó para determinar la presencia de sitios ácidos y/o básicos en los compuestos. La actividad fotocatalítica de los materiales fue evaluada usando como reacción de pruebo la degradación de 2,4-dinitroanilina. El compuesta ternario Ba 3 Li 2 Ti 8 O 20 presentó una actividad superior a la del TiO 2 en la descomposición de 2,4din1troanilina, por lo cual puede proponerse este ilENCIA UANL/ VOL. "1, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 Photocatalysis is a novel andan advanced oxidation process that uses heterogeneous reactions with photoreactive semiconductor powders. lt has received much attention beca use of its applications in degradation of toxic organic campounds in water. Samples of Ba3Li2 Ti3ü20 were prepared by sol-gel method at pH 3 and pH 9. Portions ofthe obtained gel were annealed at different temperatures. The samples were characterized by FTIR spectroscopy, X-Ray diffraction and thermal analysis. The powders were probed as catalysts on the 2-propanol decomposition, yielding propylene and acetone which is indicative of acidic and basic siles in the sol id. The bond gap (Eg) of the solids prepared was calculated from the UV-Vis absorption spectra on samples thermally treated at different temperatures. A surface characterization of the solids was carried out from N2 adsorption isotherms, and its photocatalytic activity on 2,4-dinitroaniline degradation was also studied. According to the kinetic parameters calculated, it was shown that better results were obtained once crystalline structure of the Ba3Li2 Ti3O20 was formed. Therefore, the crystal structure is an importan! factor which has to be considered in the photocatalytic process. We are a ble to propase this ternary compound as a photocatalyst in an alternating wastewater treatment in order to remove toxic organic substances such as 2,4dinitroaniline. Keywords: Barium lithium titanate, Photocatalysis, Sol-gel, DRX, 2-propanol decamposition, 2,4dinitroaniline. Referencias l. M. Schiavello, Photocatalysis and Environment, �fv\ATERIALES CERÁ.-1.!COS y LUZSOlAR: MÉTODO NOVEDOSO EN TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 2. 3. 4. 5. 6. 7. Trends and Applications, Kluwer Academic Publishers, USA (1987). Y. Nosaka, M. Kishimoto, J. Nishino, Phys. Chem.B., 102 (1998) 10279-10283. A.Sclafani, J.M. Herrmann, J. Phys. Chem., 100 (1996) 13655 Sixto Rodríguez Malato, Christoph Richter, Julian Blanca Galvez, Solar Energy, 56 (1996), 401. C.J. Brinker, and G.W. Scherer, Sol gel Science, Academic Press, (1990) . Aracely Hernandez, Leticia M. Torres-Martinez and Tessy López, Materials Letters, 45 (2000), , 340. Aracely Hernández, Leticia M.Torres-Martínez and Tessy. López, Materials Letters, accepted September ,200 l . 8. Y. lnoue, T. Kubakawa and K. Sato., J.Phys.Chem. 95 (1991), 4059. 9. C. Dusarrat, R.A. Howie, C. Mather, L.M. To. rres-Martínez and A.R. West. J. Moler. Chem., 7 (l 997) 2103. l O. T. López, E. Sánchez, P. Bosch, Y. Meas and R. Gamez, Materials Chemistry and Physics 32 (l 992) 14 l. 11. L.A. Grumes, R.O. Leapman, C.N. Wilker, R.Haffmann, A.B. Kuns, Phys.Rev. (1982), 825, 7157. 12. E. Sánchez, T. López, Materials. Materials Leffers. 25: (1995), 271. 13. Serpone N., Pelizzetti E., Photocatalysis, Fundamentals and Applications, Wiley lnterscience, (l 989). CIENCIA UANL /VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-OICIEMBllfJI 10S DE INVESTIGAOÓN UANL 2002 Entrevista a la doctora Ninfa María Rosas García ESPERANZA ARMENDÁRIZ "La biotecnología no es ese mons- de Ciencias Biológicas, y se involucró en este estudio que le permitió ampliar su experiencia profesional y confirmar su vocación. 17Uo que han pintado por ahí; realmente la biotecnología está al ser- vicio del hombre y es todo lo beneficioso que podemos obtener para el hombre. Es una ciencia que tiene su lado amable y por lo tanto ese impulso para que se lleve a cabo", asegura la Dra. Ninfa Maria Rosas, Premio de Investigación UANL 2002, en el área de cienciüs de la Tierra y agropecuarias. Así defiende la investigadora su amor por la biotecnología, área del corwcimiento que le permitió desarrollar su estudio "Elaboración de formulados de Bacilus thuringiensis var. kurstaki y determinación de la actividad tóxica contra larvas de Diatrea saccharalis (Fabricius). (leopidoptera: Pyralide) en labora/mio y campo", que hoy la hace merecedora de este estímulo. Obtener un bioinsecticida para amtrolar el gusano barrenador de la caña de azúcar es el objetivo de estt estudio que inició hace tres años ) que se llevó a cabo en laboratorio )campo. Quienes integran el equipo de investigación ofrecen una alternaliva de solución al problema de plagas que existe en los cultivos de la C/liia de azúcar, considerando su ÍllJflortancia económica a nivel naCÍ<mal, ya que sufren una pérdida del 30 por ciento en la producción. La Dra. Ninfa Maria Rosas in- Este estudio inició hace tres años, ¿cómo se ha ido desarrollando? Lo que nosotros nos planteamos como objetivos ya se cumplieron. Este estudio se fue desarrollando desde la selección de las cepas bacterianas, que mostraran una toxicidad hacia este insecto. Posteriormente, fue evolucionando a la formulación de estas bacterias y sus pruebas tanto a nivel de laboratorio y de campo, utilizando cultivo de caña de azúcar. gresó a la Facultad de Ciencias Biológicas para estudiar la carrera de químico bacteriólogo parasitólogo; posteriormente, hizo la maestría en ciencias con especialidad en microbiología, "porque siempre ha sido una de las ramas de la biología que más me ha llamado la atención y considero que dentro de la carrera del QBP por lo menos una tercera parte de la carrera está enfocada a la microbiología". Luego inició el doctorado en biotecnología, en la misma Facultad La formulación es la novedad del bioinsecticida que elaboraron, ¿no existe en el mercado un producto con estas características? Sí, existen en el mercado bioinsecticidas, inclusive los fabricantes recomiendan o sugieren que se pueden utilizar contra el gusano barrenador de la caña; sin embargo, no están específicamente dirigidos, es decir, pueden atacar al barrenador y alguna otra plaga que se encuentre por ahí. Esta formulación es especialmente dirigida al barrenador, además de que los componentes de la fórmula son completamente biodegradables. ~ / Y a . V I , No. 4, OCTU8Rf-DIOEMBRE 2003_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 515 li\J �1,t.(QOQ[)M ¿Asegura su eficacia 1 Sí, porque como lo pudimos observaren las pruebas de campo, la composición de la fórmula permite que el insecticida se adhiera a las larvas, ya que es apetecible a las larvas del insecto que son los que causan el daño. Y es tan apetecible que la larva prefiere comerse el formulado y no a la planta, es realmente la innovación de este trabajo. Además es altamente tóxico y, como no es lo indicado exterminar con una plaga, sí logramos disminuir las poblaciones. ¿cómo se involucra en el estudio de la biología 1 Desde muy pequeña me gustó la biología. Cuando tuve la oportunidad de decidir lo que quería estudiar fui a todas las facultades de la Universidad Autónoma de Nuevo León a pedir informes. Cuando evalué los programas de estudio de esta carrera, realmente me enamoró y maravilló, fue cuando dije: "esto es lo que me gusta y lo quiero hacer". ¿cuándo se involucra en esta investigación 1 Desde la maestría estuve trabajando en control biológico, no precisamente con bacterias, sino con hongos entomopatógenos, eso me llevó a darme cuenta de que la línea del control biológico tiene un gran auge y un potencial de desarrollo enorme; al entrar al doctorado decidí continuar con la misma línea de investígación, cambié únicamente de agente patógeno. continuar con más investigaciones, pero primero hay que trabajar bastante. Biotecnología, ya es una palabra que se usa con más frecuencia, ¿cómo visualiza este país y su vínculo con esta disciplina 1 Creo que se le ha dado bastante impulso. La UANL ha sido una de esas instituciones que realmente ha enf1r cado un gran esfuerzo hacia estad~· ciplina y eso siempre es importante. La biotecnología, aunque se realiza desde que el hombre es hombre en esta tierra, considero que ahora se le ha designado con ese nuevo nombre, y realmente se está explotando todo su potencial. Quizá México no haya alcanzado el nivel de otros países europeos o inclusive de Estados Unidos, pero creo que vamos marchando a buenos pasos y realmente tiene aplicaciones en una diversidad tremenda de cosas. La biotecnología en México tiene un gran potencial de desarrollo y en eso estamos trabajando. iHay suficiente infraestructura para el desarrollo de la biotecnología 1 En México creo que tenemos definitivamente algunas carencias, pero sabemos trabajar a pesar de esas limitaciones, porque sabemos trabajar con las manos, yo creo que generancio investigación en un futuro ya podremos obtener más recursos para ¿cómo ve usted el impulso que se la ha dado a esta disciplina 1 ¿usted cree que se debe al adveni miento de la biotecnología que ya es inminente 1 Sí definitivamente, es una cienc~ ' que se le ha visto su lado amable Y, por lo tanto, se ha impulsado más biotecnología en el país. ¿fs un reto para los estudiosos de esta ciencia demostrar las bondades que ofrece esta discip/ina 1 Es un reto demostrar que la biotei;. nología no es ese monstruo que han pintado por ahí. Realmente la bllr tecnología está a servicio del hombre, es todo aquello beneficioso QII! podamos obtener para el hombre. Entonces quizá nos haga falta un poco de cultura, para que la gente vea y conozca sus beneficios Y laS bondades que tiene, en esa parte 9 hay que trabajar bastante yese es 8 reto para nosotros. iCuál sería la forma de dar a cono- ¿Qué significa para usted este premio 1 cer esto 1 Desde pequeños, quizá desde la escuela, es importante que los niños vayan adquiriendo esa conciencia de la biotecnología; y en general publicando y exhibiendo todos los beneficios que hemos obtenido para llegar aun convencimiento. Lo veo como una etapa dentro de mi carrera, pero obviamente me halaga muchísimo, me incita acontinuar, esto es un incentivo que me dice: "continúa, vas por el camino adecuado". ¿Hay la posibilidad de ingresar al Sistema Nacional de Investigadores?, siempre es una excelente carta de presentación iCuáles serían las áreas que se puede perfeccionar para el desarrollo de esta ciencia i Como recién egresada del doctorado estoy tramitando mi ingreso al Sistema Nacional de Investigadores, por lo menos como candidato, ojalá pudieran entrar a otro nivel, quizá sea un poco difícil; estoy esperando una respuesta del SNI. Es importante pertenecer a este organismo, porque quienes ya son miembros tienen su reconocimiento. Creo que todas. Todo lo que podamos hacer en biotecnología es perfectible, y es básicamente lo que se hace en investigación. Quizás ya exisla algo por ahí que se pueda mejorar para ser más útil. El hecho de que se le hayan abierto las puertas para trabajar en este estudio, ¿qué significa para usted? Para mí significa una gran oportunidad, aunque siempre he sentido que la UANL me ha brindado, desde el momento que me aceptó como esludiante de una carrera, ese tipo de ~rtunidades. Creo que es un holllr, realmente me siento muy aforillnada de haber podido estudiar en esta institución y, más aún, de ha~ PDdido continuar mis estudios de ~ ado en esta misma casa de esludios. ¿Qué sigue ahora, después de recibir este premio? Recientemente me incorporé al Centro de Biotecnología Genómica, en Reynosa, perteneciente al Instituto Politécnico Nacional, se me ha permitido continuar con mi línea de investigación en control biológico, y vamos a buscar nuevas oportunidades y retos en cuanto a plagas se refiere, nuevos agentes tóxicos, patógenos, para poder seguir proporcio- /VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE nando alternativas de solución. ...... Cll'l'lclllr 1984-1989. Química bacterióloga parasitóloga. 1991-1999. Maestría en ciencias con especialidad en microbiología. 1999-2000. Fue expositora en los seminarios de avances científicos. Período agosto-enero, en la Facultad de Ciencias Biológicas, UANL. 1999-2002. Realizó el doctorado en ciencias, con especialidad en biotecnología. 5U ablll lle 2001 Obtuvo el Premio de Investigación UANL 2003, en el área de ciencias de la Tierra y agropecuarias, con la tesis de doctorado: "Elaboración de formulados de Bacillus thuringiensis var. kurstaki y determinación de la actividad tóxica contra larvas de Diatraea saccharalis (Fabricius) (Lepidoptera: Pyralidae) en laboratorio y campo". Obtuvo el doctorado en ciencias con la calificación Summa Cumm Laude. Obtuvo el primer lugar en el VI Simposio de Ciencia y Tecnología, en el área de desarrollo agropecuario por el trabajo: "Desarrollo de formulados, su evaluación tóxica y determinación de la presencia de genes c,yl de una cepa nativa de Bacillus thuringiensis contra larvas de Diatraea saccharalis". Es socia profesional desde 2003 de la Sociedad Mexicana de Biotecnología y Bioingeniería. 2003- - - - - - - - ~ - - - - - - - - ~ 5 DJ �fsJ>ERANZA ARMfND.IRIZ PREMIOS DE INVESTIGACIÓN UANL 2002 Entrevista al maestro Erick de Jesús de Luna Santillana ESPERANZA ARMENDÁRIZ Erick de jesús de Luna Santillana, maestro en ciencias con especialidad en microbiología y recientemente nombrado Premio de Investigación UANL 2002, es una promesa para continuar hacia la excelencia en el desarrollo de la ciencia en la Universidad Autónoma de Nuevo León. Ahora mismo, además de su quehacer científico y su puesto como auxiliar de investigación en la Facultad de Ciencias Biológicas, está en capacitación para ser el responsable de la colección de microorganismos en el Instituto de Biotecnología que ya se construye y está próximo a inaugurarse. Aunque sus padres -maestros de educación básica- le aconsejaron estudiar otra carrera alterna a sus estudios en biología, su vocación no lo hiw trastabillar y hoy es reconocido como un investigador prolífico y constante. Su estudio "Desarrollo de formulaciones de Bacilus Thuringiensis a partir de gelatina y/o pectina y evaluación tóxica contra el barrenador del tallo de caña de azúcar Diatraea saccharalis fabricius" -{[lle trabajó a nivel de campo, laboratorio e invernadero- lo ha llevada a obtener una mención horwríjica (área Desarrollo Agropecuario) en el V Simposium de Ciencia y Tecnología. Su plan de trabajo es continuar con otra línea de investigación: la Bacilus Thuringiensis a partir de gelatina y/o pectina pero contra T. Ni. Luego hice la maestría en ciencias, con especialidad en microbiología, y seguí trabajando en la línea de desarrollo de formulación de bioinsecticidas. iCómo decide ser estudiante de biología? Fue por vocación. Desde secundaria me atrajo el área de ciencias biológicas. Al terminar la educación media básica continué mis estudios de bachillerato en el Centro de Bachillerato Tecnológico Industriales y de Servicios No. 36, y así egresé con preparatoria y con una especialidad como técnico laboratorista clínico, en conservación, mantenimiento y mejoramiento de microorganismos; y promover desde su trinchera el amor por la ciencia. Su participación en este proyecto de elaborar un bioinsecticida contra el gusano barrenador de la caña de azúcar, ¿cómo la resume? Como un estudio que resultó mucho muy enriquecedor para mí, porque no había un antecedente de que existiera la actividad tóxica de Bacilus Thuringiensis contra Diatraea Saccharalis, entonces partimos de una hipótesis. Al final encontramos una cepa nativa del laboratorio de Micro- biología de la Facultad de Ciencias Biológicas, y fue uno de los logros de este proyecto. ¿cuándo se involucra usted en esta línea? Mientras cursaba la licenciatura de químico bacteriólogo parasitólogo realicé el servicio social en el laboratorio de Microbiología Industrial en la Facultad de Ciencias Biológicas, fue ahí donde la doctora Lilia Morales me ofreció trabajar con ella para realizar mi tesis de licenciatura. Posteriormente, terminé mi tesis y continué en posgrado en la misma línea: Desarrollo de formulaciones de li1[5""1_,.8_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _0ENCIA UANL I VOi.. VI, No. 4, OCTUBRE-O la ciudad de Monclova, Coahuila, de donde soy originario. ¿Alguien lo motivó para estudiar esta ciencia? Fue vocación. Desde la primera me atraía el área de las ciencias biológicas. De inicio me fui por el área de clínica, pero al llegar a la facultad conocí la gama de especialidades en las que me podía desarrollar como profesionista y me decidí por la rama de microbiología. En ese momento, ¿alguna vez lo quisieron persuadir para que estudiara otra carrera? Sí, quisieron influir para que cam- biara de vocación, pero fui muy firme a mi decisión. De hecho, mis padres son profesores de educación básica y me decían que como algo alterno a mi carrera hiciera una licenciatura o una carrera normalista. Fue una sugerencia. Ahora que ya vieron los frutos que ha cosechado, ¿qué le dicen? Constantemente me están apoyando. Mis padres, mis hermanos, toda mi familia. Ellos pensaron básicamente que la carrera estaba enfocada al área clínica, desconocían todas las áreas en las que me podía desarrollar, por eso me sugerían otra cosa, consideraban que quizá no podría ubicarme a nivel profesional. Mora están orgullosos. Cuando era estudiante de licenciatura, ¿cómo se involucró en las investigaciones de este tipo? Desde que estuve en el séptimo semestre inicié mi servicio social, al terminar mi periodo de seis meses la maestra me ofreció el proyecto de trabajar con ella y hacer mi tesis. Esa oportunidad ¿cómo la consideró usted en ese momento? Fue un logro muy importante, porque es uno de los laboratorios más grandes y con mayor infraestructura; = UAN = L,.cl_,V,,: Ol, c . .:,, Vl c:.No :,,-:..:4,_ , OCTUB = =Rfe:•DIO=E,eM,eBRE "'-"2,e003 e,__ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _~ ~ - - - - -i51!J9 ]DI �ENTREVJsrA AL MAESTRO ERICK oe Jesús DE luNA SANTIUANA fsPERAÑzA AIMNDÍRll¡¡¡;;;¡:;¡;¡;-- - - - - - - - - - - fue una propuesta que se me presentó y que no había qué pensarlo mucho. Inmediatamente decidí aceptar. sarrollarnos de manera profesional en esta rama de la microbiología. ¿considera que la microbiología üene el impulso necesario para su ejercicio? ¿cómo fue aprovechando esa oportunidad con la doctora Ulia Morales? Tiene mucho auge y una aplicacioo mucho muy amplia a nivel de campo. En el caso de la microbiología industrial tiene su campo en la industria de bebidas y alimentos; en la farmacéutica, en la producción de bioinsecticidas. Es muy amplia y diversa. Me ayudó a adquirir muchas bases en la investigación de este proyecto que nos ha otorgado muchos logros, hemos recibido diferentes reconocimientos, una mención honorífica, hemos ganado dos primeros lugares en diferentes congresos y para este Premio de Investigación se formaron dos proyectos -en maestría y doctorado- y ambos fueron premiados. ¿Recibir este premio qué significa para usted? Como estudiante, ¿cómo vé el vínculo entre los investigadores y el alumnado? Es un logro muy importante. ¿Pensó en la posibilidad de obtenei este premio 1 Es muy estrecha la relación de los investigadores con los alumnos, nos dan el apoyo para trabajar a su lado; considerando como característica principal la responsabilidad y vocación para el desarrollo de esta ciencia, esto es sin duda una excelente oportunidad. ¿cómo podría retribuir todo ese tiempo que el asesor le dedica al estudiante que se involucra en la investigación? 1! ~ .s El compromiso que tenemos nosotros es demostrar que podemos de- a ,íl Sí, teníamos esperanzas, porque fue un proyecto que tuvo muchos logros, cumplió muchos objetivos y fue muy completo. Partimos desde implementar una cría a nivel de laboratorio, buscar la acción tóxica de toxinas de Baci/us Thuringiensis contra Diatraea Saccharalis, ya una vez que vifll(li que había actividad tóxica escogifll(li la cepa más tóxica, desarrollamos Uf\ soporte para formular Bacilus T/IUringiensis y que resultara más atrali vo para el insecto e hicimos una e4luación muy completa a nivel de can- l\[520 - - - - - - - - - - - - - ~ ~ - - - ~C=IE~NC~IA-~_UAN ~ l /VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-DIO invernadero y laboratorio. Fue un proyecto muy bien organizado. JX), iConsidera usted que los investigad-Ores de esta ciencia tienen la infraestructura necesaria para el desarrollo de sus estudios? Creo que sí y vienen tiempos mejores, está próximo a inaugurarse el Centro de Biotecnología que va a tener una infraestructura de punta, tecnología más reciente. iEI apoyo que la UANL ha dado a esta disciplina ha sido suficiente? Así es, y básicamente en todas. Se van a crear a nivel de la Universidad diferentes institutos en las áreas de medicina, biotecnología, inmunología, en total son nueve. El rector ha dicho que la investigación es la piedra angular de la Universidad, ¿qué le dicen a usted estas palabras 1 Nos están dando todo el apoyo, porque es evidente que la investigación está produciendo en la Universidad y le está dando reconocimientos, gracias a estos reconocimientos, que se • han obtenido a nivel nacional e internacional, es que se ha dado todo el apoyo a la investigación. RISIIIII Cllfficlllar 1992-1997, Licenciatura en químico bacteriólogo parasitólogo, en la Facuitad de Ciencias Biológicas,UANL. 1998-2801. Maestría en ciencias con especialidad en microbiología ~n la Escuela de Graduados de la Facultad de Ciencias Biológicas, UANL. De 1993 ala IBclta. Ha colaborado en las sesiones prácticas de la cátedra de biotecnología industrial y fermentación de los alimentos, en la Facultad de Ciencias Biológicas, UANL. 1995, Participó en el IX Congreso Nacional de Microbiología Sanitaria y Toxicología. 1996. 11 Curso Internacional de Biotecnología Agrícola. 1998-1999. V, VI, VII VIII y IX Foros de Seminarios de Posgrado. 1999-2801. Desarrollo de formulados de Bacillus Thuringienisis a base de pectina y/o gelatina, y su evaluación contra el barrenador del tallo de la caña de azúcar Diatrea Saccharalis fabricius, en el Departamento de Microbiología e Inmunología, laboratorio de Microbiología Industrial y del suelo " Dr. Howard T. Dulmage", Facultad de Ciencias Biológicas, UANL. 2003. Premio de Investigación UANL, otorgado por el Consejo Universitario de la UANL. �ESPERANZA ARMENDÁRIZ PREMIOS DE INVESTIGACIÓN UANL 2002 Entrevista a la doctora Lilia Hortensia Morales Ramos ESPERANZA ARMENDÁRIZ La doctora Lilia Hortensia Morales, que actualmente ocupa el cargo de subjefe del Departamento de Mzcrobwlogia e Inmunología de la Facultad de Ciencias Biológicas, tiene suficientes motivos para sentirse orgullosa: es asesora de dos estudios que fueron acreedores, de entre 91, al Premio Investigación UANL 2002. SUJ alumnos, Ninfa María Rosas y Erick de Jesús Luna Santillana, elaboraron formulaciones de BacilUJ thuríngiensis var. kurstaki y determinación de la actividad tóxica contra larvas de Diatrea saccharalis (FabriciUJ ). (Leopidoptera: Pyralide) en laboratorio y campo (de ciencias de la Tierra) y de BacilUJ Thuringiensis a p~rti~ de gelatina y/o pectina y evaluacwn toxica contra el gusano barrenador del tallo de caña de azúcar Diatraea saccharalis (jabiiciUJ) (de ciencias naturales), respectivamente. Este proyecto, que inició hace tres años y cuenta con el apoyo de CONACIT y Paicyt, busca combatir una plaga de la caña de azúcar conocida como gUJano barrenador y se planteó_ como un gran proyecto, que va desde implementar la cría en el labora/orzo, hasta hacer /as evaluaciones de las cepas de bacterias que fueran tóxicas en el campo. . Dada la magnitud del estudw, se dividió en vaiias partes, primero se implementó la cría para tener la plaga a la mano en el labora/orzo, posteriormente se hizo una selección de varias ¿fn qué etapa se encuentra ahora la investigación? baja la productividad, y la caña ya no sirve para sacar azúcar, ya no da buenos rendimientos. Tenemos una solicitud de patente para el formulado que resultó de esta investigación, ahora está en evaluación para ver si procede o no. iQué tan grave es es/e problema, quienes cultivan este producto y cómo se ven afectados? ¿Los estudios que asesora son de fa misma línea 1 se presentan en los cultivos de Méxi- Sí, sólo que se probaron diferentes polímeros para hacer los formulados, diferentes lavo-estimulantes. Un estudiante hizo las evaluaciones en invernadero y otro a nivel de campo, aparte de los estudios genéticos de la mejor cepa. ¿cómo es que los estudiantes se in. .' ? vofucran en esta invest1gac1on. cepas que se tienen en el laboratorio de BacilUJ thuringiensis, buscando la que tenía mayor actividad tóxica contra esta plaga. Después se hizo la forznulación ~e la bacteria, se trabajó con vanos polzmeros naturales, se agregaron estimulantes para que fuera atrayente y la plaga lo aceptara adecuadamente; _se hicieron evaluaciones en laboratono, invernadero y en campo. Los dos fueron alumnos míos, Erick de Jesús de Luna hizo una tesis de licenciatura conmigo en un área parecida, con formulación de Bacifus thuringiensis, pero para el control de otra plaga. Ninfa María Rosas fu_eestudiante de maestría, ella traba¡ocon hongos entomopatógenos. ¿Qué problemas causa el gusano barrenador1 Ese gusano se introduce en lo; tallos de la caña de azúcar y hace tuneles, · r se provoca que la caña de azuca debilite y se doble con los vientos Y lilJ 522 - - - - - - - - - - - - - - -CIENCIA UANL / VOL VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE ¡f Es una de las principales plagas que co y está muy distribuido en la República Mexicana y Estados Unidos. iCómo inicia en esta línea de investigación? Soy egresada de la Facultad de Ciencias Biológicas, estudié la carrera de químico bacteriólogo parasitólogo, hice mi maestría en biotecnología en Cinvestav en México; regresé a Monterrey para ver las posibilidades de trabajo en la Facultad, fue cuando ingresé como maestra en 1985 con el área del Dr. Luis Galán Wong. Ahí me empecé a involucrar en lo que es control biológico, e iniciaron los proYectos de investigación en esta área. Después hice mi tesis de doctorado en control biológico, y llegamos a donde estamos ahora. iCómo decide estudiar en la Facultad de Ciencias Biológicas? A mí me gustaba la química, y mi hermano estaba estudiando biología. Me llevó folletos de las carreras de ambas facultades, y me decidí por la carrera de químico bacteriólogo parasitólogo porque me gustó el diseño de la carrera. ¿y cuáles eran sus expectativas entonces1 Siempre pensé en hacer una maestría y un doctorado y dedicarme a la investigación, no tanto como docente, era un poco menos probable, pero se dieron las dos cosas al mismo tiempo. ¿cómo ve usted el campo de la biotecnología en México? Es un área que se ha desarrollado muy rápidamente, es una de las áreas más importantes de desarrollo a nivel nacional y mundial, y que va muy rápido. Tenemos que estar siempre al día y ponernos las pilas para estar con tecnología de punta y desarrollando investigaciones de interés, sobre todo nacionales, que nos resuelvan los problemas de México. Se habla mucho de biotecnología, pero ¿a qué se refiere este término? Biotecnología se define como la aplicación de las ciencias de los seres vivos, tanto en microorganismos como células vegetales y animales, para obtener un bien oun servicio. Para ello se utilizan diversas técnicas. · Sin embargo, hay mucho escepticismo en algunas aplicaciones de la biotecnología, ¿cómo podría leerse esto en este siglo de las nuevas tecnologías1 Todo cambio genera resistencia y tenemos que acostumbrarnos y sobre todo conocer, porque cuando no conocemos las cosas nos da miedo qué pueda suceder en un futuro. Por eso es importante que se sigan haciendo investigaciones, que se hagan seguimientos a los productos biotecnológicos, para que la gente esté segura de que estamos ofreciendo cosas inocuas, que no le van a hacer ningún daño. Nosotros como investigadores tenemos la responsabilidad de cuidar que no vaya a suceder eso. ' Esa tarea con fa comunidad, ¿cómo la realizan los investigadores? Actualmente hay muchos foros donde se divulga la biotecnología como parte del Sistema Nacional de Investigadores, se está promoviendo el dar a conocer el quehacer de los investigadores de esta disciplina por medio de revistas que llegan a todos los sectores de la población. También este tipo de reportajes con referencia a los Premios de Investigación sirven para darle difusión y que la gente conozca la biotecnología. ¿fs un reto el hecho de que la gente lía,. UANL /VOL.VI, No. 4, OCTUBRE,_:<-0"'1C~IE:'.:cMB~RE~200"'" 3 - - - - - - ~ - - - - ~ - - - - - - - - - ~ - 523 lilJ �ENTltEVl5TA A 1A OOCl'OllA UUA HomNSIA PREMIOS DE INVESTIGACIÓN UANL 2002 Entrevista al doctor Hugo A. Barrera Saldaña foMUNDO ÜERBEZ GARCÍA reconozca la importancia de los avances en materia de biotecnología i Sí, claro. Pero no va a ser rápido, no vamos a convencer a la gente rápidamente, esto lo tenemos que demostrar, va a ser un proceso lento, pero en eso estamos, tratando de seguir adelante. ¿cuántas generaciones han estado trabajando con usted? No estoy muy segura. Desde 1985 hasta la fecha doy clases a estudiantes de séptimo semestre de químico bacteriólogo parasitólogo, además imparto clase en la licenciatura en ciencias de los alimentos. ¿cuántas generaciones7, pues necesitaría hacer cuentas, pero me siento muy orgullosa y satisfecha porque los alumnos se involucran en los quehaceres de la facultad y se interesan en lo que es la investigación. ¿Qué le significa el premio que se otorga a dos de sus alumnos 1 Es un orgullo. Cuando nosotros nos planteamos esta investigación fue un reto, porque era desde empezar a poner la cría a nivel de laboratorio hasta llevarlo a campo, lo veíamos como un trabajo muy lejano, algo que íbamos a obtener pero muy lejos. Ahora vemos que fructificó y los dos son excelentes estudiantes y trabajadores, y gracias a ellos es que estamos aquí. Rm11en C1rñc11ar 1985. Química bacterióloga parasitóloga, por la Facultad de Ciencias Biológicas, UAN L. 1985. Maestra en ciencias, con especialidad en biotecnología, en el Cinvestav IPN. De1985alatecha. Maestra titular de tiempo completo de Facultad Ciencias Biológicas, UANL. 1985 a2000. Profesora adjunta de microbiología industrial, en licenciatura de químico biólogo parasitólogo, UANL. De 1986 ala lecha. Profesora de la División de Estudios de Posgrado de la Facultad de Ciencias Biológicas, UANL. 1986 ala lecha. Coordinadora de seminarios del Laboratorio de Microbiología Industrial y del suelo en la FCB,UANL. 1990 a la lecha. Coordinadora-asístente del Departamento de Microbiología e Inmunología, en la Facultad de Ciencias Biológicas, UANL. De 1990 ala lecha. titular del curso de métodos experimentales en microbiología, en la maestría en ciencias, con especialidad en microbiología. 1999. Mejor trabajo de investigación de 1998 en el área de ciencias de la Tierra y agropecuarias, UANL (rectoria). 1999. Premio de Investigación UANL, en el área de ciencias de la Tierra y agropecuarias. De200011aleclll. Maestra titular del curso de fermentación en alimentos, en licenciatura de ciencias de los alimentes, en la Facultad de Ciencias Biológicas, UANL. De 2000 a la fecha, profesora adjunta del curso de biotecnología industrial, en la licenciatura de químico bacteriólogo parasitólogo, en la Facultad de Ciencias Biológicas, UANL. De 2001 ala techa. Profesora adjunta de biotecnología de alimentos, en la licenciatura de ciencias de los alimentes, FCB, UANL. 2001. Primer lugar en el área de Desarrollo Agropecuario, durante el VI Simposio de Ciencia y Tecnología, del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Asociación Neolonesa de Investigadores, Científicos y Tecnológicos) México. 2001. Maestra investigadora de tiempo completo de la Facultad de Ciencias Biológicas, UANL. De 2002 ala techa. Coordinadora del doctorado en ciencias, con especali dad en biotecnología. Actualmente es subjefe del Departamento de Microbiología e Inmunología, y maestro titUlar de tiempo completo de la Facultad de Ciencias Biológicas, UANL. li!J 524 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _C=clE'-NC-=-Lc..U A =cAc...l N c -/~VO -=-l~. Vl ~,~N_o~·~••~OCT ~ U~BRE-01~ l encontrarse el Dr. Andrés HernánGarcia en el extranjero, no fue pohacer la entrevista correspondienf'or lo que se optó por hacérsela al ugo A. Barrera Saldaña quien fue r del trabajo galardonado en la ría de Ciencias de la Salud. Los adenovirus recornbinantes de origen humano son arnpliarnente utiliz.ados en protocolos de terapia génica, porque exhiben una notable y prolongada estabilidad biológica dentro del torrente circulatorio. Esta condición les permite funcwnar corno excelentes vehículos para transportar genes terapéuticos a varios órganos, diferentes tumores y a diversos tipos de células 11toplásticas. El Dr. Hugo Barrera Saldaña asesoró al Dr. Andrés Hemández quien, con su trabajo, buscó responder a preguntas claws que limitan su potencial: que afectan un amplio rango de líneas celulares, por su carencia de especificidad hacia un solo tipo de células huésped, y la respuesta inmunológica que se desarrolla en el paciente. iEste trabajo se inscribe en la línea de la terapia génica, cuál es su antecedentei Esta línea de investigación tomó su auge cuando se incorporó al deparlamento el Dr. Augusto Rojas MartíllNcJA nez, quien había hecho una estancia en Houston, Texas, en el Baylor College of Medicine, como parte de su formación de doctorado en nuestro programa doctoral. Él tuvo la oportunidad de participar con un grupo de los más destacados en el ámbito mundial en este campo, e inclusive iniciamos una colaboración formal con dicho grupo. Esa colaboración formal nos llevó finalmente a hacer los primeros ensayos en pacientes con vectores para terapia génica en México y en Latinoamérica. Entonces consideramos pertinente seguir abordando varios proyectos en el mismo campo, uno de esos proyectos, que también fue en colaboración con el Baylor College of Medicine, precisamente fue la tesis de doctorado de Andrés Hernández García, que sometimos al Premio de Investigación. La tesis de Andrés se centró, creo yo, en tratar de aportar respuestas a varias interrogantes todavía vigentes en el campo de la terapia génica, y que son claves en el campo de la terapia génica. La modalidad de terapia génica, que el laboratorio del Dr. Augusto ha impulsado en nuestra unidad de investigación, tiene qué ver con el uso de adenovirus. La mayor parte de nosotros en nuestra vida estuvimos expuestos a adenovirus porque sentimos gripa y resfriados, nunca se ha encontrado evidencia que causen enfermedades más severas e inclusive cáncer, por eso son ideales para terapia génica. Pero entonces estaba la pregunta: qué va a pasar cuando a un paciente con cáncer, por ejemplo, le administres un adenovirus; si ya estuvo expuesto a adenovirus, lo más probable que es que haya una memoria inmunóloga y que haya un rechazo inmunológico a los adenovi- UANL / VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 525 li!J �ElfflEVISTA AL OOC101t Huoo A. rus, primero. La segunda pregunta era también, una cosa es una terapia que requiera una sola administración del adenovirus, como pudiera ser el cáncer, pero en otros casos, va a requerir muy probablemente de múltiples aplicaciones, que pudiera ser inclusive en el propio caso de cáncer, pero más en las enfermedades hereditarias, porque ahí falta un producto y a lo mejor hay que estar restituyendo vía adenovirus por muchos años, entonces se decía: "pues peor tantito, porque si tu vas a inyectar un adenovirus y lo vas a reinyectar y volver a reinyectar, a lo mejor para la segunda o tercera inyección, ahora sí el sistema inmune del m llAmllA 5AwAÑA paciente se va a defender y va a neutralizar el tratamiento". Tercero, hubo un caso de un paciente en EEUU que desafortunadamente falleció en un protocolo de terapia génica, Jesse Gelsinger, y se argumentaba que probablemente fue un efecto de toxicidad en virtud de la alta concentración del vector terapéutico que se le administró, y otra vez surge el problema del rechazo inmune, la toxicidad de los vectores y la pregunta también de cuando uno administra el tratamiento en órgano específico, sea en tumor, cuánto de esto se disemina y cuánto de esto es contrarrestado por los anticuerpos del paciente, y si los anticuerpos del paciente son capaces también de viajar al tumor y ahí neutralizar al vector. ¿rodas estas preguntas llevaron a este proyecto 1 Llevaron al diseño de un experimento muy elegante y al mismo tiempo muy eficaz por parte de Andrés Hernández, en el que empleó dos vectores, y a uno lo marcó con la proteína verde flourescente y al otro lo marcó con un gen que produce una enzima, la betagalactosidad. Andrés dijo: "voy a usar el vector de la proteína ,erde flourescente para inyectar el vector por primera vez y voy a verificar que esté el vector", ¿cómo1 Sacrificando ratones para extraerles el tumor y hacerles cortes e irradiarlos para ver que hubiera presencia verde, eso indicaba que en efecto el virus había entrado sin ningún problema, y luego para investigar el papel del sistema inmune, la neutralización del tratamiento, cuando inyectaba el segundo, él se preguntaba: "¿cuál es la potencia o la actividad de esta enzima que cambia sustratos de oolores7", mucha, mediana o poca, obviamente corría los controles, inyectaba el segundo sin haber inyectado el primero, así sabríamos si el haber expuesto por primera vez al primer virus, tenía un efecto adverso en el segundo tratamiento. El estudio fue muy elegante y muy bonito porque él mide con toda precisión la inter- 526 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _,CIENCIA UANL /VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-O!ClfJ\ \ . . vención del sistema inmune y lo documenta, y documenta que en efecto ha habido un rechazo del sistema inmune a las administraciones sucesivas de adenovirus, son más importantes las sucesivas. iEsta investigación abre nuevas líneasi Hay dos avenidas que abrió la investigación de Andrés, porque se hizo el razonamiento: el daño colateral 0 secundario que le puede ocasionar a un paciente como el caso de Jesse al administrarle una alta concentra'. ción de un virus, es aquel virus que se sale del sitio del tumor y va pcr t~o el sistema sanguíneo y llega al higado, al riñón y hay problemas de esa índole, de toxicidad, entonces el argumento era: pero qué tal si a lo mejor preinmunizamos al paciente con el virus, para que el paciente tenga segura una defensa y luego le echamos grandes cantidades del virus, pero inyectados directamente en el tumor, porque en el tumor los anticuerpos van a tardar tiempo al entrar, mientras el virus va a tener su efecto Ytodo virus que se escape no hay problema, pcrque lo van a atrapar los anticuerpos y lo van a neutralizar. Esa fue otra de las preguntas que se planteó y abordó. Y luego también se dijo: bueno, pero si realmente queremos inyectar el adenovirus, el vector terapéutico y no queremos-que haya rechazo, ¿qué podemos hacer para enmascararlo? O para engañar al cuerpo y que no haya rechazo, entonces optó por técnicas que se han usado para otros tratamientos, no para terapia génica, como es agregar colegiléglico como cuando recubren los medicamentos, antes cuando se trataba a pacientes con hormonas animales bovinas, pcr ejemplo, se hacía es~ para que el cuerpo humano no las encontrara extrañas, como que minimiza la antigenesidad O el grado de extrañeza del antígeno que se va a suministrar y también lo probó. Afinal de cuentas, el abcrdaje fue muy bonito, muy elegante, nos dejó muy satisfechos a todos los del colegio doctoral, y a mí en lo personal como asesor interno, pcrque permitió de una vez pcr todas abordar estas preguntas: lhay rechazo?, ¿e/ rechazo es tan importante en el sitio de la inyección como en el resto del cuerpo?, lSe podrá aprovechar a favor de los pacientes ese propio rechazo para inyectar dosis altas desde un principio con la seguridad de q_ue cualquier exceso del virus que vIa1e al sistema de todo el organismo pueda ser neutralizado?, ¿es viable la estrategia de la preinmunización? O al revés, ¿puede enmascararse la antigenesidad de estos virus para reducir el rechazo? Todas estas ~/VOL VI, No. 4, OCTUIIRE=c-·DIO=EM8Rf=¡]2003!Q~====================================- 527111:11 111'1 �ENTREVISTA Al DOCTOR investigaciones que Andrés hizo y que además realizó una cantidad de trabajo impresionante con muchos modelos, grupos experimentales para abordar todas estas facetas, fueron muchos ratones, muchos tratamientos, muchas disecciones de los animales para ver qué pasaba con el tumor, si la terapia tenía efecto, y él lo medía observando cuánto tardaba cada ratoncito en morirse comparado con el control, el control tiene un tumor que no recibe ningún tratamiento y se muere en cierto mamento; el objetivo experimental tiene un tumor y recibe tratamiento, debe de vivir más tiempo, Andrés medía la longevidad de los ratoncitos trasplantactos y tratados por terapia génica, documentando fehacientemente la presencia del virus con la proteína verde flourescente yen efecto midiendo los niveles de la producción de este colorante que introducía en el segundo vector. iEs un avance muy significativo en cuanto responde es/as preguntas vitales? El trabajo fue enviado a publicación, no tuvo absolutamente ningún contratiempo, fue aceptado y está publicado en una de las revistas del campo en el ámbito mundial y hay una secuela, de hecho ocurrió que el propio Andrés al obtener su doctorado, lo defendió, se graduó, luego le hi- Huc;o A. 8meRA 5Ai.oANA cieron un ofrecimiento en Baylor para trabajar y ahora está por allá, es parte de la planta de investigadores. Andrés tiene la ventaja de que fue entrenado como médico, después como genetista, tiene la ventaja de que conoce las instituciones de salud y hospitalarias, y tiene la ventaja de que antes de los EEUU estuvo con nosotros aprendiendo toda la parte de la biología molecular y, bueno, ahora se ha constituido en un investigador por todas esas experiencias y conocimientos que ha acumulado. iCon esto la Universidad se encuentra en la vanguardia de la investigación? Sí, porque la estrategia que ha seguido es muy interesante, se han tocado los tres grandes campos de la terapia génica, pero sin querer abarcar más, más allá de lo que es su especialidad que es el adenovirus. Augusto Rojas tiene otro estudiante desarrollando nuevos vectores, ahora sí que de vanguardia, de hecho estaba redactando la solicitud de patente, porque estamos muy entusiasmados y sorprendidos por los resultados que tenemos por los nuevos vectores que se han diseñado, desarrollo de nuevos vectores. Segundo, se están trabajando intensamente las pruebas preclínicas, en el laboratorio ya están montados todos los ensayos de cultivo celular, células tu- morales con animales de laboratorio a los que se le implantan tumores para la valoración de estos vectores. Tercero, ha abordado también en el laboratorio, con ratas preñadas el efecto que pudiera tener la terapia génica en los productos, se han eslado exponiendo las crías de estas ratas a propósito con el virus y se han visto los efectos que tienen. Cuarto, recientemente tuvimos buenas noticias que nos fueron comunicadas por Augusto: la fabricación de virus, ya no consiste sólo en construir adenovirus, sino en producirlos en suficiente cantidad para hacer todos los estudios que estamos hacieodo también fue exitoso, se dominó también esa tecnología. Sometimos una propuesta al CONACYT y a algunos posibles aliados de la industria mexicana farmacéutica, porque buscamos la posibilidad de establecer una unidad para la fabricación de vectores para terapia génica que puedan eventualmente ser usadas en pruebas clínicas, es decir, no sólo en animales de laboratorio sino también en pacientes, lo cual requiere una serie de requisitos muy estrictos de la FDA, de la Secretaría de Salud Y pruebas de calidad para garantizar que estos productos cumplan su oometido, que no tengan efectos secundarios como los ha habido con algunos tropiezos en el desarrollo de ~ terapia génica a nivel mundial, yque han alertado para que esto se haga oon todas las precauciones habidas y por haber. ila terapia génica es la nueva o¡:r ción de tratamiento o cómo se puede ubicar en el contexto? Hay como olas que se vienen. Ha sido un anhelo de los últimos 50 años que la terapia génica sea una realidad , ha sido una realidad en algunos casos, pero también ha habido tropiezos, tales como la muerte de Jesse, que estaba con una lerapia llamémosle tradicional, al suministrarle la hormona que le faltaba o la enzima que le faltaba convencionalmente. En este caso se cambió a un vector que a final de cuentas tuvo este desenlace, y por otro lado nos enteramos, primero con mucho entusiasmo, de unos resultados que se obtuvieron en Francia para el tratamiento contra deficiencias hereditarias con retrovirus, no con adenovirus; pero duró poco el gusto, porque tiempo después estos niños empezaron a desarrollar otros problemas oomo leucemia, lo cual sí sería un riesgo remoto, pero aquí en los casos que se les dio tratamiento ocurrió una incidencia. Esto nos ha retrasado un poco las cosas; sin embargo, el campo de los adenovirus, apesar de estos tropiezos, ha seguido avanzando, se ha mejorado mucho los vectores, se ha reducido enormemente su inmunogenesidad, cada vez hay más genes terapéuticos disponibles. Nosotros hemos trabajado con uno que se llama TK, que permite en el caso de los tumores, que cuando lo administras y al paciente le das un medicamento inocuo, cuando está el vector presente conviertes el medicamento inocuo en un veneno y mata al tumor, eso es lo que se va a seguir trabajando. Ahora estamos abarcando el uso de genes para apoyar el sistema inmune, para reforzar, porque generalmente como consecuencia del tratamiento de cáncer, la quimioterapia, radioterapia , se tienen muchos problemas de defensa, estamos tratando de introducir reguiadores del sistema inmune para levantar la potencia de las defensas de los propios pacientes. Entonces se está volviendo muy versátil, se está logrando información muy valiosa, y se está perfeccionando a una velocidad realmente vertiginosa. ¿y en cuanto a /os apoyos? Nosotros estamos muy complacidos porque, por ejemplo, en el caso de Andrés, la estancia que fue a desarrollar a Estados Unidos fue financiada por la UANL conjuntamente con el CONACYT. También la incorporación de Augusto a nuestro departamento fue financiada por un programa de páginas patrimoniales apoyada por la Universidad y el CONACYT. Recientemente hemos teni- do suerte, después de varios intentos, la convocatoria del año pasado del CONACYT y la Secretaría de Salud seleccionó dos productos de la Facultad de Medicina, y uno fue el de Augusto Rojas. Al principio fue muy difícil, porque los primeros trabajos que se hicieron no contaban con todos estos financiamientos, pero esta situación ha cambiado para bien. Ahora contamos con financiamiento, con estudiantes, con colaboraciones, estamos mejorando la infraestructura gracias a los apoyos de la Facultad y de la Rectoría, y esto promete mucho. Si a esto se suma el éxito que tuviéramos, de nuestras gestiones con el sector productivo, con la industria farmacéutica nacional, el futuro puede ser muy halagador. Yo estoy muy confiado en que así será. ·••11C1rr1C11ar 1951 Nace en Miguel Alemán, Tamps. 1ffl. Bioquímico autoformado, al cursar la carrera de biólogo y materias de la carrera de químico bacteriólogo parasitólogo de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Autónoma de Nuevo León. 1912. Doctor en ciencias biomédicas con especialidad en biología molecular por la Escuela de Graduados en Ciencias Biomédicas de la Universidad de Texas en Houston. 1914. Postdoctorado en ingeniería ms2a UNI. YQI., '11 No. ◄• cx:rua,F-IJICIBa 2003 529]1 �ENTI!EVISTA AL OOCTOll UGO A. BARRERA SAi.DAÑA OLABORADORES genética por la Universidad Louis Pasteur de Estrasburgo, Francia. 1988. Junto con investigadores de Genentech y de las Universidades de Texas y Washington, estableció el record mundial de secuenciación manual de genes humanos. 1991. Fundador y director de la Unidad de Laboratorios de Ingeniería y Expresión Genéticas (ULIEG) en el Departamento de Bioquímica de la Facultad de Medicina de la UANL, y jefe del mismo. 1996. Investigador nacional, nivel 111. 1991. Nombrado primer profesor de la UANL por sus méritos como docente e investigador. 1998. Seleccionado como el exalumno distinguido de la Escuela de Graduados en Ciencias Biomédicas de la Universidad de Texas, en Houston. 1999. Diplomado en especialista en conversión de tecnología acapital por el ICC de Austin y el ITESM. 1999-2003. Propuso y dirigió el nuevo Centro de Biotecnología Genómica del IPN en Tamps. 2003. La revista Nature Medicine le dedicó un perfil en su número de julio de 2003. Estuardo Aguilar Córdova Licenciado en las carreras de biología (Univertsity of California at Bakersfield) y entomología médica (Universidad del Valle de Guatemala, Guatemala), realizó su doctorado en genética (Univertsity of California at Davies). Sus líneas de trabajo comprenden: el desarrollo de vectores de terapia génica, la producción de vectores para ensayos clínicos y la implementación de ensayos clínicos de terapia génica. Fue director del Gene Vector Laboratory en el Center far Cell and Gene Therapy del Baylor College of Medicine (Houston, EUA). Actualmente es profesor asociado de la Escuela de Medicina de HaNard y subdirector del Centro de Investigación HaNard Gene Therapy lnitiative (Bastan, EUA). Katiuska Arévalo Niño Fe de erratas: En la portada del volumen VI, número 1 dice: Premios de Investigación 2002. Debió decir: Premios de Investigación 2001. Mil disculpas Química bacterióloga parasitóloga, por la Facultad de Ciencias Biológicas de la UANL, donde realizó la maestría en ciencias con especialidad en microbiología. Tiene un doctorado en ciencias con especialidad en biotecnología. Es maestra investigadora en la Facultad de Ciencias Biológicas de la UANL. Sus líneas de investigación son: la biotecnología de agentes entomapatógenos dentro del control biológico y más recientemente ha creado una línea denominada bio- tecnología de biopolímeros. Esperanza Armendáriz Licenciada en ciencias de la comunicación por la UANL, con especialidad en periodismo, es reportera y sus artículos se publican en la página de la Universidad, El Porvenir y Vida Universitaria. Colabora en secciones de cultura y tendencias en el periódico Milenio Diario de Monterrey del Grupo Multimedios Estrellas de Oro. Hugo A. Barrera Saldaña Doctor en ciencias biomédicas, con especialidad en biología molecular, por la University of Texas Health Science Center, Houston, Texas, EUA. Su posdoctorado en ingeniería genética lo realizó en la Universidad Louis Pasteur de Estrasburgo, Francia. Sus trabajos de investigación lo han llevado a obtener varios premios de investigación por la UAN L y de carácter nacional. Es miembro de American Society for Human Genetics, de Human Genome Organization y de la Asociación Mexicana de Biología Molecular en Medicina. Ha publicado reportajes, entrevistas y ensayos en revistas, suplementos y periódicos de Monterrey. Es autor del libro Sin novedad Monterrey. Es editor del periódico Vida Universitaria, que publica quincenalmente la Secretaría de Extensión y Cultura de la UANL. Luis Galán Wong Químico bacteriólogo parasitólogo por la Facultad de Ciencias Biológicas de la UANL. Hizo la maestría en ciencias, con especialidad en microbiología industrial por la Facultad de Ciencias Químicas UANL y realizó el doctorado en ciencias, con especialidad en microbiología, por la Facult¡¡d de Ciencias Biológicas de la UANL. Es miembro del SNI, nivel 11. Profesor investigador de la Facultad de Ciencias Biológicas de la UANL, donde es fundador y actual jefe del Departamento de Microbiología e Inmunología. Sus líneas de investigación son: Control biológico de insectos, plaga de importancia agrícola y médica, y biotecnología industrial. Fue director de la Facultad de Ciencias Biológicas, UANL y Secretario General de la UANL. Actualmente es rector de la UANL. Edmundo Derbez García Manuel García Méndez Estudió periodismo en la Facultad de Ciencias de la Comunicación de la UANL. Ejerce el periodismo cultural. Licenciado en física, por la Facultad de Ciencias y Físico -Matemáticas de . .UANL /VOL.VI No. 4, OCTUBRf-OIOEMBRf 2003 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _~ - - 531 DJ �la UANL Realizó la maestría y doctorado en física de materiales, en laUNAM. Tuvo una estancia posdoctoral en el Departamento de Física del Instituto de Ciencia y Tecnología de la Universidad de Manchester (UMIST), Inglaterra, de 2000 a 2001. A partir de 2001 se incorporó como profesor-investigador en la FCFM-UANL. Premio de Investigación 2002 en el área de ciencias exactas. Su área de investigación es la fisicoquímica de superficies e interfaces: depósito de materiales en película delgada utilizando técnicas de alto vacío, y en técnicas de análisis de superficies para caracterización de muestras. Andrés Hemández Garáa Profesor investigador titular "C" en la Universidad Autónoma de Coahuila. Fundador del Centro de Investigación Biomédica y del Departamento de Genética de la Facultad de Medicina de la Universidad Autónoma de Coahuila. Fue director de la Facultad de Medicina, Centro de Investigación Biomédica y complejo de Hospitales Universitarios de la Universidad Autónoma de Coahuila. Ha recibido premios y distinciones por sus actividades científicas entre los cuales se incluyen el Reconocimiento al mérito universitario en el área de la Investígación Científica otorgado por la Universidad Autónoma de Coahuila, reli1Js32 conocimiento al merito académico, otorgado por el Instituto Superior de Ciencia y Tecnología A.C. Gómez Palacio Dgo. Reconocimiento al mérito académico y Medalla Miguel Ramos Arizpe. otorgada por la Universidad Autónoma de Coahuila . Premios de investigación en ciencias básicas e investigación clínica, otargados por la Universidad Autónoma de Nuevo León y recientemente recibió el Premio de Investigación UANL-2002 por su trabajo de invesligación científica "Efecto de la preinmunización con vectores adenovirales sobre la efectividad terapéutica y la toxicidad de la terapia génica antitumoral". Realizó el doctorado en ciencias con especialidad en biología molecular e ingeniería genética en la UANL,. otorgándosele la distinción Magnum Cum Laurum. Realizó sus estudios de posdoctorada en el Department of PediatricHematology/ Oncology , Texas Children's Hospital y Baylor College of Medicine y los continuó en el Department of Radiology/Radiation Oncology, del Veterans Affairs Medical Center. Actualmente es investigador dentro del Michael E. DeBakey Department of Surgery Baylor College of Medicine and Veterans Affairs Medica! Center de Houston Texas, USA. Es autor de 61 publicaciones, resúmenes, libros, y capítulos científicos. Ma. Aracely Hemández Ramírez Química farmacéutica bióloga por la Facultad de Ciencias Químicas de la UAN L. Realizó la maestría en ciencias, con especialidad en química, por el Instituto Tecnológico y de Eslud ios Superiores de Monterrey, 1997. Miembro del SNI, nivel 1 Realizó el doctorado en ciencias con orientación en ingeniería. cerámica por la Facuitad de Ciencias Químicas por la UANL. Actualmente es protesara e investigadora en la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Michael lttmann MD-PhD. Estudió zoología en la Universidad de Kentucky. Graduado en bioquímica, por la Universidad Médica de la Reserva de A. Case We:,tern, Cleveland, Ohio PhD, bioquímica. Su tesis: "Metabolismo de las lipoproteínas de baja densidad". Se graduó en el A. Centro Médico De la Universidad De Nueva York, Nueva York, N.Y. Internista/residente, patologia anatómica, B. En el Centro Médico de la Universidad de Nueva York, Nueva York, realizó el posdoctorado en Nueva York, en el laboratorio del doctor Caludio Basilico en 1987. César A. Juárez Alvarado Ingeniero civil por la Facultad de In- ~.....-,,, Cl,:,. ENC ~ IA UANl / VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMllllf geniería Civil, UANL. Ingeniero de proyectos estructurales en el Deparlamento de Estructuras del Instituto de Ingeniería Civil, UANL. Maestro en la Facultad de Ingeniería Civil, UANL. Maestro en ciencias con especialidad en Ingeniería Estructural en la Facultad de Ingeniería Civil, UANL. Asesor para la Industria de la Construcción en Nuevo León en proyectos de ingeniería estructural. Realizó una estancia de investigación en la Universidad de Neubrandenburg, Alemania. Doctor en Ingeniería de Materiales en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, UANL. Fue nombrado Profesor en la Facultad de Ingeniería Civil, UANL. Recibió la " Medalla Diario de México" y la distinción pública como el mejor estudiante de México por sus estudios del doctorado, en el ATENALCYT. Obtuvo el Premio de Investigación 2002 de la UANL. dio de su especialidad en los estudios de posgrado en el año 2002 por el programa de los mejores estudiantes de México. Hiram Medrano Roldán Doctor en Ciencias en Microbiología con opción en Biotecnología. Miembro del SIN, nivel l. Representante de la SEP en el Estado de Durango. y profesor investigador de tiempo parcial en el Instituto Tecnológico de Durango, Unidad de alimentos y Biotecnología Industrial. Ha sido fundador y colaborador en la creación de programas de posgrado a nivel de maestría y doctorado en el CINVESTAV IPN DF, Instituto Tecnológico de Durango; IFCB-UANL, en las áreas de microbiología, ingeniería y tecnología de alimentos, ingeniería bioquímica y biotecnología. Lilia H. Morales Ramos Erick de Jesús de Luna Santillana Maestro en ciencias, con especialidad en microbiología, y químico bacteriólogo parasitólogo, por la Facul!ad de Ciencias Biológicas Empleado de la Facultad de Ciencias Biológicas de Universidad Autónoma de Nuevo León, adscrito al Departamento de Microbiología e Inmunología. Siete años de experiencia en la línea de desarrollo de formulaciones de bioinsecticidas. Fue el mejor prome- -~- Química bacterióloga parasitóloga por la facultad de Ciencias Biológicas de la UANL. Hizo la maestría en ciencias, con especialidad en biotecnologia por el CI NVESTAV IPN, y el doctorado en ciencias con especialidad en biotecnología por la Facultad de Ciencias Biológicas de la UANL Se desempeña en labores de docencia e investigación en la Facultad de Ciencias Biológicas. Es profesor titular "B" en el Departamento de Mi- UANl / VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-OICIEMBRE 2003 crobiología e Inmunología de la Facultad de Ciencias Biológicas de la UANL. Es miembro del SIN, nivel l. Actualmente es coordinadora del doc!orado en ciencias, con especialidad en biotecnología. Sus líneas de investigación son: Control Biológico de insectos plaga de importancia agrícola y médica y formulación de entomopatógenos. Benito Pereyra Alférez Químico bacteriólogo, por la Facultad de Ciencias Biológicas de la UAN L. Tiene maestría en ciencias con especialidad en microbiología en la misma Facultad y doctorado en el Instituto de Biotecnología de la I.JNAM. Es responsable de la Unidad de Genética y Biología Molecular del Laboratorio de Microbiología lndustrial y del Suelo, del Departamento de Microbiología e Inmunología de la Facultad de Ciencias Biológicas de la UANL. Juan Francisco Pérez Domínguez Ingeniero agrónomo con especialidad en entomología, por la "Escuela Superior de Agricultura Hermanos Escobar A. C. en Cd. Juárez, Chih." Doctor en Ciencias especialidad entomología y acarología, obtenido en Colegio de Postgraduados, Montecillo, Texcoco, Edo. de México. Líneas ' de investigación: Ecología de Pobla533ml �ciones y Manejo Integrado de Plagas de la Raíz en Cultivos de maíz, sorgo, caña de azúcar, agave, hortalizas. Ecología de poblaciones y manejo integrado de plagas en barrenadores de tallo en cultivos de: maíz, sorgo, caña de azúcar. Actualmente es investigador en el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias. Campo experimental centro de Jalisco, Ocotlán Jal. Ma. de los Angeles Rechy de Von Roth Ingeniera química de la Facultad. de Ciencias. Químicas. Especialización en Escuela de Graduados ambas en la Universidad. de Guadalajara. Doctorado en el Instituto de Química de la Madera de la Universidad. de Hamburg Alemania con Beca de la Universidad de Guadalajara y CONACYT, Posdoctorado Universidad. de Dresden Alemania. Prof. huésped en la Fac. de Ingeniería Civil en la Universidad. Técnica de Neubrandenburg , en el Instituto. de Física de la Madera de la Universidad de Hamburgo en Alemania, en la Universidad del Bio Bio en Chile. y en la Facultad. de Arquitectura de la Universidad. de Guanajuato. Miembro del Consejo Editorial en :las Revistas: Maderas y Bosques en Xalapa , Ver. y en la de Tecnología y Construcción con Madera en Tucu- mán, Argentina. Promotora de convenios con Universidades.en Alemania, Argentina y Chile. Coofundadora del lnst. de Celulosa y Papel en Guadalajara, Jal. Actualmente profesora investigadora y coordinadora del departamento de Tecnología de la madera en la Fac. de C. Forestales UANL. Raymundo Rivera Villarreal Ingeniero civil y maestro en ciencias en ingeniería estructural. Miembro de la Organización de Laboratorios de Ensayo y de la Investigación sobre Materiales de Construcción. Ha presentado trabajos de investigación en más de 27 países y ha obtenido premios y reconocimientos a nivel nacional e internacional. Es miembro del SIN, nivel 11 Es jefe del Departamento de Tecnología del Concreto del Instituto de Ingeniería Civil de la UANL. Patricia Rodriguez López Originaria de México D.F. estudió una licenciatura en Química en la UNAM, Facultad de Química. Realizó una maestría en el Instituto Politécnico Nacional en la Escuela Superior de Física y Matemáticas y obtuvo el grado de Maestría en Ciencias con especialidad en Ciencia de Materiales. Doctor en Química, especialidad en materiales, Universidad Compluten- se de Madrid, Facultad de Ciencias Químicas. Ha sido Profesora-Investigadora de la Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica en el Programa Doctoral en Ingeniería de materiales. Profesora de asignatura, UNAM, Facultad de Ingeniería. Asesora y profesora en la escuela de Conservación Restauración y Museografía del Instituto Nacional de Bellas Artes, laboratorio de metales. Becaria del Programa Formación de Personal Investigador Científicos y Tecnólogos extranjeros en España. Investigador Nacional (SNI) nivel l. Revisora y asesora de tesis de licenciatura, maestría y doctorado en el área de corrosión metálica y materiales cerámicos Ha presentado más de 18 artículos publicados en revistas internacionales como la Journal of Science and Engineering Corrosion NACE, Rev. Magazine of Concrete Research, Rev. Materials and Structures, Rev. Metalurgia Madrid, y nacionales como Rev. CiENCiA UANL. Premio de Investigación UANL 2002 en la categoría de In· geniería y Tecnología. dad en microbiología por la Facultad de Ciencias Biológicas UANL 1999 y Doctorado en Ciencias con especialidad en biotecnología Facultad de Ciencias Biológicas UANL 2002. Actualmente es jefa del Laboratorio de Biotecnología Ambiental en el centro de Biotecnología Genómica del Instituto Politécnico Nacional en Reynosa Tamaulipas. Mario César Salinas Carmona Médico cirujano partero por la UANL. Hizo su maestría y el doctorado en inmunología en el IPN. Posdoctorado en National lnstitutes of Health. Miembro del SIN, nivel 11. Miembro de la Academia Nacional de Medicina. y miembro de la Academia Mexicana de Ciencias. Asesor experto de la Comisión Internacional de Ener1 gía Atómica (OIEA). Sus líneas de investigación son: respuesta inmu' ne contra N. brasiliensis, mecanismos de patogenicidad en infecciones de nocardia y seroprevalencia de infecciones VIH. Actualmente es jefe del Departamento de Inmunología de la UANL, director de la revista CiENCiAUANL y director general de Investigación. Leticia M. Torres Martinez Licenciada en química industrial por la UANL. Obtuvo el doctorado en química del estado sólido en la Universidad de Aberdeen, Escocia. Es autora de más de 70 artículos publicados en revistas nacionales e internacionales. Es miembro del SNI nivel 111. En once ocasiones ha obtenido el premio al Mejor Trabajo de Investigación UANL, en la modalidad de ciencias exactas e ingeniería y tecnología. Diseñó, fundó e implementó los posgrados (maestría y doctorado) de ingeniería cerámica en la UANL y lideró su ingreso y permanencia en el Padrón de Excelencia del CONACYT. Es miembro de la Academia Mexicana de Ciencias desde 1999. Recibió en el 2002 el nombramiento de Experto en materiales de Latinoamérica por parte de The World Technology Network (WTN). Recibió el nombramiento "Women of the Year 2003", distinción otorgada por The American Biographical lns- titule, lnc. por las contribuciones aportadas a la sociedad mexicana. Es líder y fundadora del Centro de Investigación y Desarrollo de Materiales Cerámicos (CIDEMAC). Maria T. Vlachaki Médico cirujano. Egresada de la facultad de medicina de la Universidad de Creta, con residencia en medicina interna y oncología. Jefa de Radioterapia del Centro Médico para Veteranos. Profesora adjunta de radiología. Directora del Programa de Residentes de Capacitación en Radiología. Directora de Capacitación de Residentes en Clínica en Houston VAMC. Doctorado (cumplió los requi'. ~itos en 6-03Facultad de Medicina de la Universidad de Creta Residencia en Radiación en Oncología Residencia en Medicina Interna. Médico general en el Sistema Nacional de Salud de Grecia. Tiene entre otras membresías las de: American Society for Therapeutic Radiology and Oncology, American Society for Gene Therapy,Gilbert Fletcher Society, Medical Society of Athens, Greece. Ninfa Maria Rosas García Química Bacterióloga Parasitóloga por la Facuitad de Ciencias Bioló~cas UANL 1989. Tiene estudios de maestría en ciencias con especiali- ll1J 534 - ~ - - - ~ ~ ~ - - - - ~ - - ~ - - - - 'C=IEc.:NC=IAc.:_U:::.AN::..:l:..c/_;,VO.:::l::....: . VI, No. 4, OCT\JBRE-DICIEMBRf]li CiA UANL VOL. VI No. 4, OCT\JBRE-DICIEM :,::B;,-, RE,_.2_.,. 003 ,.,__ _ _ _ _ _ __ _ _~ - - - - ~ - - 535 lilJ �INFORMACIÓN PARA LOS AUTORES La revista CiENCiA UANL tiene como propósito difundir la producción científica ytecnológica de la Universidad Autónoma de Nuevo León en los ámbitos académico, científico, tecnológico Y empresarial. CiENCiA UANL está dirigida a académicos, científicos, tecnólogos y profesionales en general interesados en aumentar sus conocimientos y fortalecer su perfil cultural. En sus páginas se presentan avances de investigación científica, desarrollo tecnológico y artículos de divulgación en cualesquiera de las siguientes áreas: Ciencias Exactas, Ciencias de la Tierra, Ciencias Biológicas, Biomédicas y Químicas, Ciencias Naturales e Ingenierías. Los trabajos de ciencias sociales se deberán enviar a la publicación periódica Trayectorias, especializada en dicha área del conocimiento, o bien al anuario Humanitas, el cual también acepta trabajos de ciencias sociales. En el caso de las áreas de Arquitectura, Psicología y similares, sólo se aceptarán trabajos con resultados experimentales. Se invita a todos los profesores e investigadores a enviar sus artículos de carácter científico o tecnológico. Las colaboraciones deberán estar escritas en un lenguaje claro, didáctico y accesible a lectores con formación profesional. Las colaboraciones serán evaluadas por especialistas por área científic?. Los criterios aplicables a la selecc1on de textos serán: el rigor científico, la calidad y precisión de la información, el li!)536 interés general del tema expuesto y la claridad del lenguaje. Se publicarán artículos en inglés sólo si todos los autores tienen como primera lengua un idioma diferente al español. Criteños editoñales No se aceptarán trabajos que no cumplan con los criterios y lineamientos indicados. Sólo se aceptan artículos originales entendiendo por ello que el contenicio sea producto de su trabajo directo y que una versión similar no se ha publicado o enviado a otras revistas. En el caso de los trabajos de divulgación, además de los lineamientos deberá considerarse lo siguiente: El autor debe demostrar haber trabajado y publicado en el tema del artículo. * El artículo debe ofrecer una panorámica clara del campo temático. * El artículo debe ser ordenado. Separar las dimensiones del tema Y evitar romper la línea de tiempo. • Debe considerarse la experiencia nacional y local, si la hubiera. * Debe estar adecuadamente (cantidad y calidad) ilustrado: fotos, diagramas, etc. No se aceptan reportes de mediciones. Los artículos deben contener, no sólo la presentación de resultados de medición y su comparación, también deben presentar un análisis deta* liado de los mismos, un desarrollo metodológico original, una manipulación nueva de la materia o ser de gr~n impacto y novedad social. Sólo se aceptan modelos matemáticos si son validados experimentalmente por el autor. No se aceptarán trabajos basados en encuestas de opinión o entrevistas, a menos que aunadas a ellas se realicen mediciones y se efectúe un análisis de correlación para su validación. Uneamientos ediloñales El autor deberá entregar o enviar, para su consideración editorial, un original y dos copias del artículo impresos, así como un diskette de 3 1/2" con el archivo del mismo en formato .doc de Word, originales de material gráfico: fichas biográficas de cada autor de maxImo 100 palabras y carta firmada por los autores que certifique la originalidad del artículo y cedan derechos de autor a favor de la UAN L. Los artículos deberán remitirse a: Revista CiENCiA UANL Biblioteca Magna Universitaria "Raúl Rangel Frías", So. Piso Av. Alfonso Reyes 4000 Nte. CP 64440 Monterrey, N.L., México Los manuscritos deberán tener una extensión máxima de 5 páginas (incluyendo gráficas y fotos) de acuerdo al formato que a continuación se especifica: --fGnnlll. Tamaño carta. El margen - - - - - ~ - ~ ~ -n c1<Ñ ENCIA UANL / VOL. '.1, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE :zt!OJ ~~~-~~~-- superior deberá ser de 2.5 cm, y el resto de 2 cm. -Tltulo. Máximo 2 renglones, tipografiado en altas y bajas, tipo Times New Roman a 24 puntos, con interlínea normal, en negritas. -tambre del autere autores En mayúsculas con alineación al margen derecho, misma fuente tipográfica en 12 puntos, asterisco sobreescrito al final. --Allscripción. Colocarla en pie de página de la 2a. columna antecedida por un asterisco, en tipografía Times New Roman de 8 puntos. -CUe111Uel texto. A dos columnas, con tipografía Times New Roman de 10 puntos, justificado. -lesúmenes. No mayores de 100 CiENCiA UANL has as its primary purpose to publish scientific and technological articles far the academic, technological and business communities in arder that scientists, engineers, technologists and professionals in general may benefit from the knowledge and culture that its authors contribute with lheir interventions far the journal. Through these pages, advances in research from the natural sciences, exact sciences, earth sciences, biological sciences, biomedical and chemical sciences; technological developments and science written far laymen will be presented in both Spanish and English languages.* Works in the social sciences should be sent to the periodic publication Trayectorias, specialized in said area palabras tanto en inglés como en español. Incluir a lo sumo 5 palabras clave tanto en inglés como en español para ser utilizadas en índices. Deben ubicarse al terminar el cuerpo y antes de las referencias. Misma tipografía que el cuerpo. -leferenclas. Deberán ser numeradas y aparecerán en el orden que fueron citadas en el texto, utilizando la misma tipografía del cuerpo. Las fichas bibliográficas deberán contener los siguientes datos: autores o editores, título del artículo, nombre del libro o de la revista, lugar, empresa editorial, año de la publicación, volumen y número de páginas. -Subtltules. Tipografía Times New of knowledge; or to the annual Humanitas which also accepts research in the social sciences. In the areas of architecture, psychology and similar areas investigations will be accepted only if there are experimental results. AII professors and researchers are invited to send their articles that lit into the above purpose. Contributions must be written in a clear, concise and didactic manner far a readership with professional training. AII contributions will be evaluated by specialists in the appropriate scientific or engineering area. Criteria employed far contributions are: scientific rigor, quality and accuracy of information, general interest of the tapie dealt with as well as clarity of language. Ro-man, 10 puntos, negritas. -NllaS &Ole. Times New Roman, 8 puntos. -Material Uríflca. Mínimo 3 imágenes o gráficas en blanco y negro, a una o dos columnas, máximo media página (deben entregarse originales). -Ple de 1ráflc1s. Tipografía Times New Roman, itálica de 9 puntos. Para cualquier comentario o duda estamos a disposición de los interesados: E-mail: ciencia@ccr.dsi.uanl.mx Tel: 329-4000, ext. 6622 y 6623 y fax 329-4000 ext. 6623. www.uanl.mx/publicaciones/ciencia-uanl Articles will be published in English o'nly if all of the authors have as their first language, a language other than Spanish. Ediloñal PDIICV Research work will not be accept that do not comply with the following criteria and indications. Only original articles will be accepted, understanding by this that the contents are the product of the author(s)' direct work and has not been published or similar version has not been sent far publication to other joumals. In case of scientific articles written far a wider readership, in addition to general indications the following should be considered: CfNCIA UANL / VOL. '.1, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 537 lilJ �EQUIPO Y PERS ~ouy 21anrueles SADOM Break - con jugo y frutas Almueno - almuen.o buffet * The author must demonstrate having worked and published in the thematic area of the article. * The article must offer a clear panorama of the tapie dealt with in the article. * The article must be ordered, separating the dimensions of the tapie but avoid breaking the time line. * Local and national experience should be taken into account if existen!. * The article should be adequately (both quantity and quality) illustrated with photographs and diagrams (figures and/or tables). Repcrts dealing only with measurements will not be accepted. Articles must contain not only the presentation of results of measurements and their comparison but also a detailed analysis of the same. Articles must show a new manipulation of material or have great social impact and novelty as well as original methodological development. Mathematic models will only be accepted if they are experimentally validated by the author(s). Report based on opinion surveys and interviews will not be accepted, unless they are accompanied by measurements and that carry out correlational analysis for validating. Editorial conslderauons The author(s) must deliver or send to the journal for editorial consideration an original and two printed copies of the manuscript together with a 3 1/2" diskette written in Microsoft Word, original graphic material, a 100-word biographical sketch of each contributing author and a letter with ali author(s)' signature(s) transferring copyright to Ciencia UANL, certifying that the article is original. Articles must be sent or delivered to: Revista CiENCiA UANL Biblioteca MagnaUniversitaria "Raúl Rangel Frías" Avenida Alfonso Reyes 4000 Norte Código Postal 64440 Monterrey, Nuevo León, Méxioo Manuscripts should be no longer than 5 pages (including photographs, figures and tables) according to the following specifications: ---fonnat. Letter size, leaving 2.5 cm margin at the top and 2.0 cm on ali other sides. -filie. Maximum 2 lines, written in upper and lower case with Times New Roman font 24 bold without betweenline spacing. -Namelsl ol authorlsl. Written in Times New Roman font 12 with raised asterisk at end of line. --Alllliadon. To be put in the second column with a raised asterisk, followed by the name of the author's department and the name of the authors research center or university. -Bodv olTelt. Two-column formal written in font 10 Times New Roman , with right- and left-hand alignrnent. -Abstract. No more than 100 words. At end of abstrae\ but before references, listing five keywords. List references as they appear in the body of the text, using the same fon\ as the text. Bibliographical citations will have the following order: author(s) or editor(s), tille of article, name book or journal, year of publication, volume and number, and number of pages and/or pagination. -Subtitles. Use font 1O Times New Roman bold. -foot Notes. Use font 8 Times New Roman. -ilraphlc Mateñal. A mínimum of 3 images or graphics in black and white should be used, one or two columns wide, one hall page maximum height. -ilrapbicFootNotes. Use font 9 Times New Roman. --lleterences. Buffet regional, nacional e internacional Charola de Jwadi11911 Brindis Julián Carrillo # 117, Colinas de San Jerónimo C.P. 64630, Monterrey, N.L Teléfono: 83151848 Celular: 044818 ll6% 7729 lf you have any comments or doubts, do not hesitate to communicate at: E-mail: ciencia@ccr.dsi.uanl.mx Telephone: (528) 329-4000 ext. 6622 or 6623 Fax: (528) 329-4000 ext. 6623 www. uan 1. mx/pu bl icaci ones/ciencia-uanl Nota bene: Non-native English-speaking authors wishing to send articles written in English should send reprints or copies of previously published articles in the scientific or engineering literature before sending their manuscripts in order to qualify as English language authors. lill 538 - - - - - - - - - - - - - - - ~ - - - - "CI.E ' 0N:-Ca 1A: UANL/ VOL. VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEM~ UB :TURA I fDUCACtON ~ YPSfQUIATRÍA DERECHO V 1 Afiirt ~ C1ENC1A v~ NOMÍA/ HISTORIA/ANT Iil: f:f, Fny Servaaclo TCftlla de M'ief · Siut~ ~ - O>t; ~ Monterrey, N. L., Tdi.: 018). 3' ~ de lunes a iábado de 8:30 a 20:00 h<ibs www.fce.com.w CIENCIA UANL / VOL.VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEMBRE 2003 539li!J �l§J CTR SCIENTIFIC . CONTROL TECNICO Y REPRESENTACIONES S.A. DE C.V. REACTIVOS, SISTEMAS Y EQUIPOS PARA LABORATORIOS E INSTITUCIONES DE INVESTIGACIÓN a,..11 CHEMICON.-ANTICUERPOS, PROTEÍNAS, MARCADORES CELUIARES, REACTIVOS HORMONALES Y KITS EMPLEADOS EN 1A INVESTIGACIÓN DE NEUROLOGÍA, ONCOLOGÍA Y BIOQUÍMICA CELUIAR. 1111Ti61 CHEMICON CORNING COSTAR ~t EPICENTRE" 4 ... . ■ 3 cALBIOCHEM" CORNING COSTAR.-MATERIAL DE VIDRIO PARA IABORATORIO PARA CULTIVOS CELUIARES, SISTEMAS DE FILTRACIÓN POR VACÍO Y CÁMARAS DE DIFUSIÓN VERTICAL U HORIZONTAL EPICENTRE.-PURIFICACIÓN Y SECUENCIACIÓN DE ÁCIDOS NUCLEICOS, PCR, ENZIMAS REPARADORAS DE DNA, ENZIMAS Y REACTIVOS PARA CLONACIÓN MOLECUIAR, POLIMERASAS DE DNA Y PROTEÍNAS. PHARMINGEN.-REACTIVOS DE INVESTIGACIÓN PARA INMUNOHISTOQUÍMICA, BIOLOGÍA CELUIAR, NEUROBIOLOGÍA, CITOQUINAS, ANTICUERPOS MONOCLONALES. CALBIOCHEM.-REACTIVOS BIOQUÍMICOS, INMUNOQUÍMICOS Y NEUROQUÍMICOS, TRANSDUCCIÓN DE SEÑAL, DETERGENTES, ANTICUERPOS, ENZIMAS, ADOPTOSIS. MOLECULAR PROBES.-REACTIVOS PARA TÉCNICAS DE FLUORESCENCIA, SONDAS FLUORESCENTES Y REACTIVOS PARA ENSAYOS DE VIABILIDAD CELUIAR. PIERCE.-REACTIVOS DE INVESTIGACIÓN PARA INMUNOTECNOLOGÍA, PROTEÍNAS, DIÁLISIS DE ALTO RENDIMIENTO, BIOLOGÍA MOLECUIAR YTODO LO NECESARIO PARA El IABORATORIO . I ..-.. Pratecll ng yo ur ..._.._ /oborcrlory envfro nmenl 'I LABCONCO • IABCONCO.-CAMPANAS DE FLUJO !AMINAR, EQUIPO DE EVAPORACIÓN Y SEPARACIÓN, SISTEMA DE CONGEIACIÓN EN SECO O LIOFILIZADORES, SISTEMA DE CONCENTRACIÓN CENTRÍFUGOS Y SUS TRAMPAS FRÍAS. PANVERA.-BIOLOGÍA MOLECUIAR, PCR, ÁCIDOS NUCLEICOS, ANÁLISIS Y SECUENCIACIÓN DE PROTEÍNAS, BIOLOGÍA CELUIAR Y APOPTOSIS, EQUIPO Y ENSAYOS PARA POIARIZACIÓN FLUORESCENTE, ENZIMAS DE RESTRICCIÓN. BRINKMANN INSTRUMENTS, INC. BRINKMANN.-EQUIPOS PARA IABORATORIO, BAÑOS CIRCUIATORIOS, CENTRÍFUGAS, CO LUMNAS CROMATOGRÁFICAS, HOMOGENIZADORES, TRITURADORES, ELECTROPORADORES, REACTIVOS, PIPETAS Y PUNTILIAS. E-C APPARATUS OIVISION.-EQUIPO PARA ELECTROFORESIS DE ÁCIDOS NUCLEICOS, PROTEÍNAS, FUENTES DE PODER, SISTEMAS DE INMUNOELECTROFORESIS-INMUNODIFUSIÓN, ELECTROPORADOR. BIOSOURCE INTERNATIONAL.- KITS DE ELISA, CITOCINAS, TRANSDUCCIÓN DE SEÑAL, NEUROCIENCIA, APOPTOSIS, CICLO CELUIAR, ANTICUERPOS DE SUPERFICIE, BIOLOGÍA MOLECUIAR, ANTICUERPOS SECUNDARIOS. ~ VECTOR IABORATORIES.- PRODUCTOS BIOTINIADOS, REACTIVOS ANTIESTRETARIDINA YANTIBIOTINA, PRODUCTOS DE WESTERN BLOT, KITS DE SUBSTRATO DE ENZIMA, REACTIVOS INMUNOLÓGICOS, SISTEMA BIOTINA-ARDINA. VECTOR ~ AV. UNCOLN PTE. He. 8410 ~ A S O ~ MON'I11:tUUtl<; N.L, C.P.~. AJi'OO. ~ M TJíL 8310 6150, D~7tt 8U61lll00 INSTRUMENTOS y EQUl~ós, FALCON S.A DE e v. VENTA, ASESOR/A Y SERVICIO DE .. EQUIPO PARA LABORATORIOS R EPRESENTANTES EXCLUSIVOS DE: • • • • • • • • • • • • • • BECKMAN - COULTER ABBOT LABORATORIES THERMO JARRELL AH CORP. INSTRUMENTATION LABORATORY I.L. CEM CORPORATION TECA CORPORATION OLYMPUS HUNTERLAB SENSORMEDICS BAIRD ATOMIC UNICAM MmLER TOLEDO SEQUOIA TURNER CORP. VG ELEMENTAL 8S 70 Hl67 FAX! 8S 7$ ill91, LADA SIN COSTO: 01(800) '71 0764'0 ~ ~net.llll< CON EL SEllVICIO Y r.At,IJ)AJ) QOP. ))J:$1$ www.ctr.com~ CIENCIA UANL / VOL.VI, No. 4, OCTUBRE-DICIEM~ E2003 TEL. 83 58 4222 CONMUTADORCON15LÍNEAS FAX 83 59 4471 E MAIL: falcon@íntercable.net TACUBAYA 1701 , FRACC. JARDÍN ESPAÑOL, MONTERREY, N.L. �� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ciencia UANL Description An account of the resource La revista Ciencia UANL tiene como propósito difundir y divulgar la producción científica, tecnológica y de conocimiento, de la Universidad Autónoma de Nuevo León en los ámbitos académico, científico, tecnológico, social y empresarial. Ciencia UANL está dirigida al público abierto, con y sin preparación universitaria, a científicos, académicos, tecnólogos, investigadores y estudiantes de todas las áreas profesionales, así como a alumnos de bachillerato y secundaria interesados en aumentar sus conocimientos y fortalecer su perfil cultural. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ciencia UANL Año de publicación El año cuando se publico 2003 Volumen Volumen de la revista 6 Número Número de la revista 4 Mes de publicación Mes cuando se publicó Octubre-Diciembre Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Trimestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751701&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ciencia UANL, 2003, Vol 6, No 4, Octubre-Diciembre 1 Creator An entity primarily responsible for making the resource Salinas Carmona, Mario César, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Divulgación científica Investigación científica Publicaciones periódicas Description An account of the resource La revista Ciencia UANL tiene como propósito difundir y divulgar la producción científica, tecnológica y de conocimiento, de la Universidad Autónoma de Nuevo León en los ámbitos académico, científico, tecnológico, social y empresarial. Ciencia UANL está dirigida al público abierto, con y sin preparación universitaria, a científicos, académicos, tecnólogos, investigadores y estudiantes de todas las áreas profesionales, así como a alumnos de bachillerato y secundaria interesados en aumentar sus conocimientos y fortalecer su perfil cultural. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Secretaría Académica y Secretaría de Extensión y Cultura Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Alcocer González, Juan Manuel, Editor Cuéllar, Margarito, 1956-, Coordinador Editorial Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/10/2003 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource text/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2015453 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. Monterrey, N.L. México Access Rights Information about who can access the resource or an indication of its security status. Access Rights may include information regarding access or restrictions based on privacy, security, or other policies. Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores Bacillus thuringiensis Bioinsecticida Lechuguilla y concreto Premio de Investigación UANL 2002 Siliciuros de Co-Ni Terapia génica antitumoral