Drogas emergentes: detección mediante sensores electroquímicos

La cantidad de nuevas sustancias psicoactivas (NSP) aumenta en el mercado global cada año. El uso de tecnologías para la producción y la comercialización de las sustancias sintéticas y una demanda exigente de efectos psicotrópicos más potentes son algunos de los factores que contribuyen al incremento de una oferta más variada, así como a la cantidad de consumidores de algún tipo de droga. El desarrollo de herramientas analíticas fiables con capacidad de respuesta in situ para una evaluación preliminar contribuye, significativamente, con la generación de información para atender casos de intoxicaciones, aplicar correctamente la legislación de los países e, inclusive, aportar datos reales para una reclasificación más objetiva de las drogas basada en criterios científicos. Los sensores electroquímicos han ganado terreno en áreas de las ciencias forenses como la toxicología. El uso de tecnologías especializadas para crear electrodos miniaturizados con modificaciones, principalmente con materiales nanoestructurados, guía el desarrollo de dispositivos portátiles de fácil manipulación, altamente versátiles y que requieren micro-cantidades de la muestra. Asimismo, algunos sensores electroquímicos presentan parámetros de desempeño -como límites de detección (LOD) de hasta 0,608 pg/mL, sensibilidad y precisión- que son analíticamente comparables, bajo ciertas condiciones, con las metodologías convencionales acopladas con la espectrometría de masas, las cuales muestran LOD del orden de magnitud entre 10-9 g/mL y 10-12 g/mL para la determinación de algunas drogas. Esta revisión se enfoca en la aplicación y comparación analítica de los sensores electroquímicos voltamperométricos para la determinación de bencilpiperazina (BZP), meta-clorofenilpiperazina (mCPP), 25B-NBO-Me, dimetiltriptamina (DMT), mefedrona (4-MMC), 4-metiletcatinona (4-MEC) y fentanilo (FYL) en representación de las drogas emergentes que se pueden conseguir actualmente en el mercado de las sustancias psicoactivas.

The number of new psychoactive substances (NPS) is increasing on the drug global market every year. New technologies for the production and marketing of synthetic substances, along with a rigorous demand for more powerful psychotropic effects, are some of the factors that contribute to the increase in a more varied supply, as well as the number of drug users. The development of reliable analytical tools with an on-site response capacity for a preliminary determination contributes significantly to the generation of data for the proper care of situations such as poisoning, the correct application of the country's legislation, and even the provision of objective criteria for the reclassification of the substances. Electrochemical sensors have gained ground in areas of forensic science. The use of specialized technologies to manufacture miniaturized electrodes based on modifications, mainly with nanostructured materials, guides the development of versatile easy-to-handle portable devices that require microquantities of the sample. Likewise, some electrochemical sensors have performance parameters such as detection limits (LOD) up to 0.608 pg/mL, sensitivity and precision that are analytically comparable, under certain conditions, with conventional methodologies coupled with mass detection, which show LOD of the order of magnitude between 10-9 g/mL and 10-12 g/mL for drug determination. This review focuses on the application and comparison of voltammetric electrochemical sensors for the determination of benzylpiperazine (BZP), meta-chlorophenylpiperazine (mCPP), 25B-NBO-Me, dimethyltryptamine (DMT), mephedrone (4-MMC), 4-methylethcathinone (4-MEC) and fentanyl (FYL) representing the emerging drugs available to date on the psychoactive substances market.

A quantidade de novas substâncias psicoativas (NSP) sintéticas aumenta a cada ano no mercado global. A utilização de novas tecnologias de produção e comercialização de substâncias, combinado com uma demanda exigente de efeitos psicotrópicos mais potentes, são alguns dos fatores que contribuem para o aumento de uma oferta mais ampla, assim como a quantidade dos números de consumidores de algum tipo de droga. O desenvolvimento de ferramentas analíticas confiáveis e com uma capacidade de resposta in situ para uma avaliação preliminar, contribuem significativamente para a geração de informações científicas para cuidar casos de envenenamento, aplicar corretamente a lei, e até fornecer dados reais para uma reclassificação mais objetiva de drogas com base em critérios científicos. Sensores eletroquímicos ganharam espaço em áreas da ciência forense. A utilização de tecnologias especializadas para criação de eletrodos miniaturizados com modificações, principalmente com materiais nanoestruturados, norteiam o desenvolvimento de dispositivos portáteis altamente versáteis, de fácil manuseio e que necessitam de microquantidades da amostra. Da mesma forma, alguns sensores eletroquímicos apresentam parâmetros de desempenho -como limites de detecção (LOD) até 0.608 pg/mL, sensibilidade e precisão- que são analiticamente comparáveis, sob certas condições, com metodologias convencionais com detecção de massa -mostram LOD de a ordem de grandeza entre 10-9g/mL e 10-12g/mL para a determinação de determinados medicamentos-. Esta revisão tem como foco a aplicação e comparação analítica de sensores eletro-químicos voltamétricos para determinação de benzilpiperazina (BZP), meta-clorofenilpiperazina (mCPP), 25B-NBOMe, dimetiltriptamina (DMT), mefedrona (4-MMC), 4-metilethcatinona (4-MEC) e fentanilo (FYL), que representam os drogas emergentes disponíveis até o momento no mercado de substâncias psicoativas.

Electrochemical sensor for sweat monitoring / Sensor eletroquímico para monitoramento de suor / Sensor electroquímico para el control del sudor

ABSTRACT Introduction: Attention is given to developing electrochemical sensors for the rapid and real-time measurement of lactate levels. The synthesis of electrochemical sensors is based on an electrode modified with a nanocomposite. Objective: Analyze an electrochemical sensor's feasibility for sports monitoring sweat in lactate. The Au@CNTs were the main focus of this study. Methods: The Au@CNTs composite was synthesized on the GCE surface and tested under pre-established protocols as a sensor. Results: The shape and structure of the modified electrodes were analyzed using SEM. The results showed that the Au@CNTs nanoparticles in the Au@CNTs nanocomposite were evenly distributed throughout the porous CNTs network. The performance of the developed sensor was measured using cyclic voltammetry and amperometry. The electrochemical biosensor responded linearly to lactate over phosphate buffer solution with a low detection limit and sensitivity. Conclusion: The experiment of this sensor evaluated lactate concentrations in real sweat samples that were exceptionally close to the injection amount, enabling it as an effective biosensor for the detection of lactate in sweat samples. Level of Evidence: Therapeutic Studies - Outcome Investigation.

RESUMO Introdução: É dada atenção ao desenvolvimento de sensores eletroquímicos para a medição rápida e em tempo real dos níveis de lactato. A síntese de sensores eletroquímicos é baseada em um eletrodo modificado com um nanocomposto. Objetivo: Analisar a viabilidade de um sensor eletroquímico para monitoramento esportivo de suor em lactato. O Au@CNTs foi o foco principal deste estudo. Métodos: O composto Au@CNTs foi sintetizado na superfície GCE, e testado sob protocolos preestabelecidos como sensor. Resultados: A forma e estrutura dos eletrodos modificados foram analisadas usando SEM, e os resultados mostraram que as nanopartículas de Au@CNTs no nanocomposto Au@CNTs foram distribuídas uniformemente por toda a rede porosa de CNTs. O desempenho do sensor desenvolvido foi medido usando voltametria cíclica e amperometria. O biosensor eletroquímico respondeu linearmente ao lactato sobre solução tampão fosfato com um limite de detecção e sensibilidade reduzidos. Conclusão: O experimento deste sensor avaliou as concentrações de lactato em amostras de suor real que estavam excepcionalmente próximas à quantidade de injeção, habilitando-o como um biosensor efetivo para detecção de lactato em amostras de suor. Nível de evidência: Estudos Terapêuticos - Investigação dos Resultados.

RESUMEN Introducción: Se presta atención al desarrollo de sensores electroquímicos para la medición rápida y en tiempo real de los niveles de lactato. La síntesis de los sensores electroquímicos se basa en un electrodo modificado con un nanocompuesto. Objetivo: Analizar la viabilidad de un sensor electroquímico para la monitorización esporádica del sudor en el lactato. Los Au@CNTs fueron el objetivo principal de este estudio. Métodos: El compuesto de Au@CNTs se sintetizó sobre la superficie de GCE, y se probó bajo protocolos preestablecidos como sensor. Resultados: La forma y la estructura de los electrodos modificados se analizaron mediante SEM, y los resultados mostraron que las nanopartículas de Au@CNTs en el nanocompuesto de Au@CNTs estaban distribuidas uniformemente en la red porosa de CNTs. El rendimiento del sensor desarrollado se midió mediante voltamperometría cíclica y amperometría. El biosensor electroquímico respondió linealmente al lactato sobre la solución tampón de fosfato con un bajo límite de detección y sensibilidad. Conclusión: El experimento de este sensor evaluó las concentraciones de lactato en muestras reales de sudor que eran excepcionalmente cercanas a la cantidad inyectada, lo que le permite ser un biosensor eficaz para la detección de lactato en muestras de sudor. Nivel de evidencia: Estudios terapéuticos - Investigación de resultados.

Evaluación del desempeño de una celda de combustible microbiana con electrodo de grafito modificado para el tratamiento de agua residual del procesamiento del café / Evaluation of the performance of a microbial fuel cell with modified graphite electrode for the treatment of wastewater from coffee processing / Avaliação do desempenho de uma célula combustível microbial com eletrodo de grafite modificado para o tratamento de águas residuais do processamento de café

Resumen La actividad cafetalera en Costa Rica procesa aproximadamente 69.000 toneladas de café mediante la técnica de beneficiado húmedo. Esta actividad conlleva un alto impacto ambiental debido a la generación de8Lde agua residual/kg de café oro producido. El presente trabajo tiene como objetivo utilizar el agua residual del procesamiento de café como sustrato en celdas combustibles microbianas (CCM), con el propósito de generar energía eléctrica a través de su uso y, a la vez, disminuir la carga orgánica del residuo. La CCM empleó un cátodo modificado con ftalocianinas de hierro (FePc), generó una eficiencia coulómbica de 0,7% y una densidad de potencia de 89 UW/ cm2 en un ciclo de operación de cinco días. Además, se determinó que la CCM disminuye la demanda química de oxígeno (DQO) del residuo hasta en 27% bajo las condiciones de operación nativas del sustrato, a temperatura ambiente, sin mediadores químicos para la reacción anódica y con el uso de electrodos de platino para el cátodo. El estudio confirma la oportunidad de emplear el sustrato con una flora microbiana nativa apta para la operación de la tecnología de la CCM, y así perfilar el dispositivo como una opción novedosa para el tratamiento de este residuo en Costa Rica.

Abstract In Costa Rica coffee production is the most traditional agroindustrial activity, each year approximately 69,000 tons of coffee are processed through the technique of wet processing. The process has a high environmental impact since it generates eight liters of wastewater/kg of produced coffee. Consequently, the main goal of this research was to evaluate the electric generation of a Microbial Fuel Cell (MFC) with two chambers, using coffee wastewater as a substrate, which would generate a sustainable solution with an added economic value to this waste in Costa Rica. The MFC with a cathode modified with iron phthalocyanines (FePc) generated a coulombic efficiency of 0.7% and a power density of 89 -uW/cm2 in a 5-day operation cycle. In addition, it was determined that the MFC decreases the COD of the waste by up to 27% under native substrate conditions, without the use of high temperatures, or chemical mediators for the anodic reaction and platinum electrodes for the cathode chamber. The efficiency of the device can be improved with changes at design level that reduce the ohmic internal resistance and improve electrical generation, the study confirms the potential of the substrate with a native microorganism suitable for the use of MFC technology, shaping the device as a novelty option for the treatment of the waste in Costa Rica.

Resumo A indústria do café na Costa Rica processa cerca de 69 000 toneladas de café por meio da técnica de moagem úmida, o que acarreta um alto impacto ambiental devido à geração de 8 L de água residual / kg de café dourado. O objetivo deste trabalho era usar águas residuais do processamento do café como substrato em Células de Combustível Microbianas (CCM) a fim de gerar energia elétrica por meio do seu aproveitamento e ao mesmo tempo reduzir a carga orgânica do resíduo. CCM usando cátodo modificado com ftalocianinas de ferro (FePc) gerou uma eficiência coulômbica de 0,7% e uma densidade de potência de 89 uW/cm2 em um ciclo operacional de cinco dias. Além disso, foi determinado que o CCM reduz a Demanda Química de Oxigénio (DQO) do resíduo em até 27% nas condições nativas de operação do substrato, à temperatura ambiente, sem mediadores químicos para a reação anódica e com a utilização de eletrodos de platina para o cátodo. O estudo confirma a oportunidade de utilizar o substrato com flora microbiana nativa adequada para o funcionamento da tecnologia CCM e, assim, delinear o dispositivo como uma nova opção para o tratamento desses resíduos na Costa Rica.

Environmental Biotechnology: Challenges and perspectives in applying combined technologies to enhance remediation and renewable energy generation / Biotecnología ambiental: desafíos y perspectivas en la aplicación de tecnologías combinadas para mejorar la remediación y la generación

Abstract The various industrial sectors, as well as livestock and agricultural activities, are increasing the production of inputs to meet the demand of the worldwide demographic explosion, making a challenge the clean maintenance of water, soil, and air. Therefore, the search for solutions for a pollutant-free environment without compromising economic development has become extremely important. Thereby, biotechnological studies in order to solve environmental issues have been gaining extensive attention through the coupling of technology procedures to biological systems as sustainable solutions to remediate contaminated areas. In this sense, this review covers topics such as the role of Omics era in microbial environmental biotechnology for pollution control as well as the microbial fuel cell use in energy production. Moreover, phytoremediation and the perspective of applying chemical methods are approached as environmentally friendly tools for the pollutant control to improve remediation processes.

Resumen Los diversos sectores industriales, así como las actividades ganaderas y agrícolas, están aumentando la producción de insumos para satisfacer la demanda de la explosión demográfica mundial, lo cual dificulta el mantenimiento limpio del agua, el suelo y el aire. Por lo tanto, la búsqueda de soluciones para un medio ambiente libre de contaminantes sin comprometer el desarrollo económico se ha vuelto extremadamente importante. De este modo, los estudios biotecnológicos para resolver problemas ambientales han recibido una gran atención a través del acoplamiento de procedimientos tecnológicos a sistemas biológicos como soluciones sostenibles para remediar áreas contaminadas. En este sentido, esta revisión cubre temas como el papel de la era Ómica en la biotecnología ambiental microbiana para el control de la contaminación, así como el uso de celdas de combustible microbianas en la producción de energía. Además, la fitorremediación y la perspectiva de aplicar métodos químicos se abordan como herramientas ecológicas para el control de contaminantes y mejorar los procesos de remediación.

Efectos de la corriente eléctrica de baja intensidad en ratones sanos / Effects of low-intensity electric current on healthy mice

Introducción: El conocimiento de los efectos de la terapia electroquímica, en los organismos puede ser importante para el tratamiento de diferentes enfermedades. Objetiv:o Evaluar los efectos de la corriente eléctrica directa de baja intensidad en ratones sanos. Métodos: 80 ratones C57BL/6/Cenp sanos (40 machos y 40 hembras) fueron distribuidos aleatoriamente en ocho grupos experimentales (cuatro grupos controles y cuatro grupos tratados). La corriente eléctrica directa (10 mA durante 5 min) o tensión constante (10 V durante 5 min) fue aplicada a los ratones. Fueron realizadas observaciones clínicas, macroscópicas, microscópicas y mediciones de los parámetros hematológicos y bioquímicos de la sangre. Resultados: Se indujeron cambios reversibles en los parámetros hematológicos, bioquímicos de la sangre e histológicos estudiados en ratones C57BL/6/Cenp machos y hembras cuando se usó 10 mA o 10 V y diferentes arreglos de electrodos, siendo menos notable para el modo de tensión constante. Conclusiones: Las alteraciones inducidas en los ratones C57BL/6/Cenp sanos por la corriente eléctrica directa de baja intensidad son reversibles y el proceso inflamatorio sistémico es dominado por los linfocitos(AU)

Introduction: Knowledge about the effects of electrochemotherapy on organisms may be important for the treatment of various diseases. Objective: Evaluate the effects of low-intensity direct electric current on healthy mice. Methods: Eighty healthy C57BL/6/Cenp mice (40 male and 40 female) were randomly distributed in eight experimental groups (four control and four treated). Direct electric current (10 mA during 5 min) or constant voltage (10 V during 5 min) was applied to the mice. Clinical, macroscopic and microscopic observation was performed, and measurements were taken of hematological and biochemical parameters of the blood. Results: Reversible changes were induced in hematological, biochemical and histological parameters of the blood of male and female C57BL/6/Cenp mice when 10 mA or 10 V and various electrode arrays were used. These changes were less noticeable in the constant voltage mode. Conclusions: The alterations induced by low-intensity direct electric current in healthy C57BL/6/Cenp mice are reversible. The systemic inflammatory process is dominated by the lymphocytes(AU)

Electronic and electrochemical properties of grid-type metal ion complexes (Fe 2+ and Co 2+ ) with a pyridine-pyrimidine-pyridine based bis(hydrazone) / Propiedades electrónicas y electroquímicas de complejos metálicos (Fe 2+ y Co 2+ ) tipo rejilla con una bis(hidrazona) con estructura piridina-pirimidina-piridina) / Propriedades eletrônicas e eletroquímicas dos complexos metálicos (Fe 2+ e Co 2+ ) tipo grelha com uma bis(hidrazona) baseada em uma estrutura de piridina-pirimidina-piridina

Abstract The synthesis of new grid-type complexes of Co2+ and Fe2+ based on a highly soluble double hydrazone framework is reported. The data obtained from 1H NMR, FT-IR, and elemental analysis indicate that the complexes adopted a grid-like structure. Electronic properties of the metallogrids were analyzed by UV-Vis spectroscopy in chloroform, methanol, and dichloromethane. Additionally, cyclic voltammetry and square wave voltammetry were carried out in N,N-dimethylformamide (DMF). These compounds exhibited two oxidation processes corresponding to the organic ligand and several reductions events, comprising the ligand and metal centers. Furthermore, the interplay between the metal nature and the ligand framework was also studied in detail. These results represent an advancement in the chemistry of metallogrids not only because of the few reports concerning to the electrochemical properties found in the literature, but also for the design of novel hydrazone ligands of high solubility and easy preparation.

Resumen Se reporta la síntesis de nuevos complejos metálicos de Co2+ y Fe2+ tipo rejilla que contienen como ligando orgánico una doble hidrazona altamente soluble en solventes orgánicos. Los datos obtenidos de resonancia magnética nuclear (RMN 1H), espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (FT-IR) y análisis elemental indican que los complejos adoptaron una estructura de tipo rejilla. Las propiedades electrónicas de las metalo-rejillas fueron analizadas a través de espectroscopía UV-Vis en cloroformo, metanol y diclorometano. Adicionalmente, se realizaron medidas de voltamperometría cíclica y voltametría de onda cuadrada en DMF. Los complejos exhibieron dos procesos de oxidación atribuidos al ligando orgánico y a varios eventos reductivos que comprometían al ligando y a los centros metálicos, por tanto, la interacción entre la naturaleza del ion metálico y la estructura del ligando fue analizada en detalle. Estos resultados representan un avance en la química de metalo-rejillas no solo por los escasos reportes de propiedades electroquímicas encontrados en la literatura, sino también por el diseño de nuevos ligandos hidrazónicos de alta solubilidad y fácil preparación.

Resumo Neste trabalho relata-se a síntese de novos complexos de Co2+ e Fe2+ tipo grelha baseados na estrutura de uma hidrazona dupla altamente solúvel em solventes orgânicos. Os dados obtidos de ressonância magnética nuclear (1H RMN), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), e análise elementar indicam que os complexos adotaram a estrutura tipo grelha. As propriedades eletrônicas das grelhas metálicas foram analisadas por espectroscopia UV-Vis em clorofórmio, metanol e diclorometano. Adicionalmente, foram realizadas medidas de voltametria cíclica e voltametria de onda quadrada em DMF. Os compostos estudados exibiram dois processos de oxidação correspondentes ao ligando orgânico, e a vários eventos redutivos que envolvem o ligando orgânico e os centros metálicos. Além disso, a interação entre a natureza do metal e a estrutura do ligando foi estudada em detalhe. Estes resultados representam um avanço na química de metalo-grelhas não somente pelos escassos relatos de propriedades eletroquímicas encontrados na literatura, mas também pelo design de novos ligandos hidrazônicos de alta solubilidade e fácil preparação.

Structural, spectroscopic, and theoretical analysis of a molecular system based on 2-((2-(4-chlorophenylhydrazone) methyl)quinolone / Análisis estructural, espectroscópico y teórico de un sistema molecular basado en la 2-((2-(4-clorofenilhidrazono) metil)quinolina / Análise estrutural, espectroscópico, e teórico de um sistema molecular com base na 2-((2-(4-Clorofenilhidrazona) metil)quinolina

Abstract A novel molecular system based on 2-((2-(4-chlorophenylhydrazone)methyl)quinoline (1-E ) was synthesized. Interconversion of 1-E to its configurational isomer 1-Z was achieved using UV radiation (250 W Hg lamp). Such isomerization was monitored by ¹H-NMR. The results suggest that the hydrazone derivative can act as a chemical brake in solution. This molecular system was structurally (Single Crystal X-Ray diffraction and DFT calculations) and spectroscopically (NMR, UV, and IR) characterized. Electrochemical measurements showed that configurational changes induce differential redox behavior. In this regard, the reported quinoline system exhibits different dynamic absorption and electrochemical properties that are modulated by UV-light. Therefore, 1-E can be regarded as a potential photo-electrochemical switch.

Resumen Se sintetizó un nuevo sistema molecular basado en 2-((2-(4-chlorofenilhidrazona)metil)quinolina. Del mismo modo, se evaluó la respuesta dinámica de este compuesto a radiación ultravioleta y formación de un enlace de hidrógeno intramolecular. Los resultados muestran que este derivado de hidrazona puede actuar como freno en solución. El sistema en mención es descrito estructural (Cristalografía de Rayos X y cálculos DFT) y espectroscópicamente (RMN, UV e IR). La interconversión de este sistema entre las configuraciones 1-E y 1-Z fue mediada por radiación UV y monitoreada a través de RMN-¹H. El estudio electroquímico mostró un comportamiento diferencial en función de su configuración, aspecto fundamental en el desarrollo de sistemas foto- y electroquímicamente modulados.

Resumo Neste trabalho é apresentado um novo sistema molecular baseado na 2-((2-(4-clorofenilhidrazona)metil)quinolina, capaz de responder dinamicamente à radiação ultravioleta formando uma ligação de hidrogénio intramolecular que atua como um freio na solução. Este sistema é descrito estruturalmente (cristalografia de raios-X e DFT) e por diferentes técnicas espectroscópicas (RMN, de UV e de IV). Radiação UV foi usada para fazer a interconversão da hidrazona 1-E no seu isômero configuracional 1-Z . Este processo foi monitorado pelo RMN. As medidas eletroquímicas mostraram que as mudanças configuracionais entre os isômeros induzem a comportamentos redox diferentes, o que é uma caraterística chave no desenvolvimento de interruptores fotoelectroquímicos.

Terapia electroquímica: relación del patrón espacial del daño tisular con la forma del arreglo de electrodos / Electrochemical therapy: relationship of the tissular damage space pattern with the form of electrodes repair

Se realizó una investigación en la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica del Instituto Politécnico Nacional de Ciudad de México, desde mayo hasta junio de 2016, con el objetivo de determinar cómo cambia el patrón espacial del daño tisular con la forma del arreglo de electrodos en piezas tridimensionales de papa (Solanum tuberosum L) bajo la acción de 10 mA durante 30 min para los arreglos de electrodos con formas colineal, circular, elíptica, parabólica e hiperbólica). Los resultados mostraron la estrecha relación entre el daño tisular y la forma del arreglo de electrodos, así como algunos hallazgos que se observan también en tumores, tales como: necrosis circular alrededor de todos los electrodos, daño tisular extensivo en espacio y en tiempo, burbujeo alrededor del cátodo, zona blanca alrededor del ánodo; igualmente, se observó que las regiones alejadas de los electrodos no se afectarona(AU)

An investigation in the Mechanical and Electric Engineering Higher School of the National Polytechnic Institute of Mexico City, was carried out from May to June, 2016, aimed at determining how the tissue damage space pattern changes with the electrodes position form in three-dimensional pieces of potato (Solanum tuberosum L) under the 10 MA action during 30 minutes for electrodes position with cholineal, round, elliptic, parabolic and hyperbolic forms). The results showed a close relationship between the tissue damage and the electrodes position form, as well as some findings that are also observed in tumors, such as: circular necrosis around all the electrodes, extensive tissue damage in space and time, bubbling around the cathode, white area near the anode; likewise, it was observed that the regions far from the electrodes were not affected(AU)

Terapia electroquímica: relación del patrón espacial del daño tisular con la forma del arreglo de electrodos / Electrochemical therapy: relationship of the tissular damage space pattern with the form of electrodes repair

Se realizó una investigación en la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica del Instituto Politécnico Nacional de Ciudad de México, desde mayo hasta junio de 2016, con el objetivo de determinar cómo cambia el patrón espacial del daño tisular con la forma del arreglo de electrodos en piezas tridimensionales de papa (Solanum tuberosum L) bajo la acción de 10 mA durante 30 min para los arreglos de electrodos con formas colineal, circular, elíptica, parabólica e hiperbólica). Los resultados mostraron la estrecha relación entre el daño tisular y la forma del arreglo de electrodos, así como algunos hallazgos que se observan también en tumores, tales como: necrosis circular alrededor de todos los electrodos, daño tisular extensivo en espacio y en tiempo, burbujeo alrededor del cátodo, zona blanca alrededor del ánodo; igualmente, se observó que las regiones alejadas de los electrodos no se afectaron

An investigation in the Mechanical and Electric Engineering Higher School of the National Polytechnic Institute of Mexico City, was carried out from May to June, 2016, aimed at determining how the tissue damage space pattern changes with the electrodes position form in three-dimensional pieces of potato (Solanum tuberosum L) under the 10 MA action during 30 minutes for electrodes position with cholineal, round, elliptic, parabolic and hyperbolic forms). The results showed a close relationship between the tissue damage and the electrodes position form, as well as some findings that are also observed in tumors, such as: circular necrosis around all the electrodes, extensive tissue damage in space and time, bubbling around the cathode, white area near the anode; likewise, it was observed that the regions far from the electrodes were not affected

Estudio voltamétrico de la inmovilización de anticuerpos anti-escherichia coli atcc 25922 en electrodos de oro desnudos y modificados con tiourea / Voltammetric study of antibody immobilization anti-escherichia coli atcc 25922 on naked gold electrodes and modified with thiourea

Se realizó el estudio voltamétrico de la inmovilización de anticuerpos anti-Escherichia coli ATCC 25922 en electrodos de oro desnudos y electrodos de oro modificados con tiourea. Las cepas de Escherichia coli fueron cultivadas durante 24 horas en medio tripticasa de soya, provenientes del Laboratorio de Microbiología del Agua de la Facultad de Farmacia y Bioanálisis de la Universidad de Los Andes en Mérida-Venezuela. Los resultados obtenidos muestran que ocurre la inmovilización de los anticuerpos anti-E. coli tanto en la superficie de los electrodos de oro desnudos, así como en los modificados con tiourea, ya que en ambos casos ocurre la detección de Escherichia coli. Al comparar ambos resultados, podemos decir que en oro desnudo el potencial de pico anódico es menor que en oro modificado con tiourea, +0,158V y +0,251V respectivamente; igual comportamiento ocurre con las corrientes de pico anódicas, 0,127x10-4A y 0,156x10-4A respectivamente. Un mayor potencial implica que la presencia de la monocapa de tiourea en el electrodo, hace que se dificulte la transferencia de electrones desde el anticuerpo al electrodo. Así mismo, los resultados obtenidos permiten sugerir un método para la inmovilización de moléculas biológicas en superficies de oro modificadas. De igual forma, el método utilizado permitió demostrar la especificidad de la unión anticuerpo-antígeno (anticuerpo-E.coli), al agregar volúmenes de Klebsiella pneumoneae, demostrando que el inmunosensor tiene la capacidad de reconocer la presencia o ausencia de E. coli en un medio, así como conocer si un anticuerpo es específico o no para un determinado antígeno

The voltammetric study of immobilization of anti-Escherichia coli antibodies ATCC 25922 was carried out on naked gold electrodes and gold electrodes modified with thiourea. The strains of Escherichia coli were cultivated for 24 hours in trypticase soybean medium, from the Laboratory of Microbiology of Water of the Faculty of Pharmacy and Bioanalysis of the University of Los Andes in Merida-Venezuela. The results obtained show that the immobilization of the anti-E. coli antibodies occurs on both the surface of the naked gold electrodes as well as those modified with thiourea, since in both cases the detection of Escherichia coli occurs. When comparing both results, we can say that in naked gold the anodic peak potential is lower than in gold modified with thiourea, +0.158V and +0.251V respectively; similar behavior occurs with the anodic peak currents, 0.127x10-4A and 0.156x10-4A respectively. Higher potential implies that the presence of the thiourea monolayer in the electrode makes it difficult to transfer electrons from the antibody to the electrode. Likewise, the results obtained suggest a method for the immobilization of biological molecules on modified gold surfaces. Likewise, the method used demonstrated the specificity of antibody-antigen (antibody-E.coli) binding, by adding volumes of Klebsiella pneumoneae, demonstrating that the immunosensor has the ability to recognize the presence or absence of E. coli in a medium, as well as to know if an antibody is specific or not for a certain antigen

Efecto de Implantes de Polipirrol Sintetizados por Diferentes Métodos sobre Lesiones de Médula Espinal en Ratas / Effect of Pyrrole Implants Synthesized by Different Methods on Spinal Cord Injuries of Rats

Polypyrrole (PPy) and polypyrrole/polyethylene glycol (PPy/PEG) implants synthesized by chemical, electro-chemical, and plasma polymerization methods were implanted into the injured spinal cord of rats to determine their effect on motor function recovery. Before implantation, the materials were characterized by infrared (IR) spectroscopy. An experimental model of traumatic spinal cord injury (TSCI) by complete transection at thoracic level 9, in rats was used. The polymer implants were inserted immediately after transection. Motor function recovery was evaluated once a week during 5 weeks using the Basso, Beattie and Bresnahan (BBB) motor scale. Histological evaluation was done at the end of the recovery evaluation period using hematoxylin/eosin stain. Results showed that animals implanted with polymers synthesized by plasma had a better integration into the nerve tissue, less inflammatory response and a better functional recovery than animals implanted with polymers synthesized by chemical or electrochemical methods.

En el presente trabajo se comparó el efecto de implantes poliméricos derivados del pirrol (polipirrol o PPy) y del copolímero polipirrol/polietilenglicol (PPy/PEG), obtenidos por diferentes métodos de síntesis: químico, electroquímico y polimerización por plasma con el propósito de determinar si el método de síntesis puede influir sobre el efecto que producen al ser implantados después de una lesión traumática de la médula espinal de ratas. Antes de realizar el implante, las características químicas y estructurales de los polímeros fueron analizadas por espectroscopia de infrarrojo (IR). Se utilizó un modelo experimental de lesión traumática de médula espinal (LTME) por sección completa en ratas. La LTME se realizó a nivel torácico 9 y el polímero fue implantado de inmediato en la zona de lesión. La recuperación de la función motora se evaluó mediante la escala Basso, Beattie y Bresnahan (BBB) una vez por semana durante 5 semanas. La evaluación histológica se realizó al término del seguimiento con la tinción de hematoxilina/eosina. Los resultados muestran que los animales implantados con polímeros sintetizados por plasma se integraron mejor al tejido nervioso, redujeron la respuesta inflamatoria y favorecieron una mayor recuperación funcional en comparación con los animales implantados con materiales sintetizados por métodos químicos o electroquímicos.

Photochemical and electrochemical studies on lanthanide complexes of 6-(hydroxymethyl) pyridine-2-carboxaldehyde[2-methyl-pyrimidine-4,6-diyl]bis-hydrazone / Estudios fotoquímicos y electroquímicos de complejos lantánidos de 6-(hidroximetil)piridin-2-carboxaldehído[2-metilpirimidina-4,6-diil]bishidrazona / Estuduios fotoquímicos e eletroquímicos do complexos lantanídeos do 6-(hidroximetil)piridin-2-carboxaldeído[2-metilpirimidina-4,6-diil]bis-hidrazona

Herein we report the synthesis of the 6-(hydroxymethyl)pyridine-2-carboxaldehyde[2-methyl-pyrimidine-4,6-diyl]bis-hydrazone by a condensation reaction between 6-(hydroxymethyl)picolinaldehyde with 4,6-(bis-hydrazino)-2-methylpyrimidine. This bis-hydrazone can be visualized as a two-arm system which exhibits photochemical induced [E,E]/[E,Z]/[Z,Z’] isomerizations and double coordination to metal centers. Configurational changes, upon UV light irradiation, were followed over time by ¹H NMR, establishing that isomerization, in both arms, is a consecutive reaction that follows first-order kinetics (k1= 4.06 x 10-4 s-1 and k2= 2.80 x 10-4 s-1). Furthermore, the synthesis of bis-hydrazone metal complexes with La and Sm (III) ions was achieved; subsequently, the absorption and emission properties of these complexes were studied, determining the fluorescence quantum yields, ΦLa= 0.2024 and ΦSm= 0.1413. Electrochemical studies of the complexes were conducted by square wave voltammetry, demonstrating that the bis-hydrazone and its complexes are electroactive species between +1.5 and -2.5 V.

Se reporta la síntesis de la 6-(hidroximetil)piridin-2-carboxaldehído[2-metilpirimidina-4,6-diil]bishidrazona mediante la reacción de condensación entre el 6-(hidroximetil)piconaldehído con la 4,6-(bishidracino)-2-metilpirimidina. Esta bishidrazona puede ser visualizada como un sistema de dos brazos los cuales exhiben isomerizaciones [E,E]/[E,Z]/[Z,Z’] fotoquímicamente inducidas y coordinación a centros metálicos. Los cambios configuracionales, después de irradiación UV, fueron seguidos en el tiempo mediante RMN ¹H estableciendo que la isomerización, en ambos brazos del sistema, corresponde a una reacción consecutiva que sigue una cinética de primer orden (k1= 4,06 x 10-4 s-1 and k2= 2,80 x 10-4 s-1). Además se prepararon complejos metálicos de La y Sm(III), seguidamente, las propiedades de absorción y emisión de dichos complejos fueron estudiadas calculando rendimientos cuánticos de fluorescencia de ΦLa= 0,2024 y ΦSm= 0,1413. Estudios electroquímicos de los complejos se llevaron a cabo a través de voltametría de onda cuadrada indicando que los compuestos preparados poseen potenciales redox dentro del rango de trabajo del solvente.

Reporta-se a síntese da 6-(hidroximetil)piridin-2-carboxaldeído[2-metilpirimidina-4,6-diil]bis-hidrazona mediante a reação de condensação entre o 6-(hidroximetil)piconaldeído e a 4,6-(bis-hidrazino)-2-metilpirimidina. Esta bis-hidrazona pode ser visualizada como um sistema de dois braços os quais exibem isomerizações [E,E]/[E,Z]/[Z,Z’] fotoquimicamente induzidas e coordenação com íons metálicos (dupla coordenação a íons metálicos). Após a irradiação UV, as mudanças configuracionais foram monitoradas com o tempo por RMN 1H. Essas medidas estabeleceram que a isomerização em ambos braços do sistema corresponde a uma reação consecutiva apresentando uma cinética de primeira ordem (k1= 4.06 x 10-4 s-1 e k2= 2.80 x 10-4 s-1). Além disso, os complexos metálicos de La e Sm(III) foram preparados e suas propriedades de absorção e de emissão foram estudadas, calculando os rendimentos quânticos de fluorescência de ΦLa= 0.2024 e de ΦSm= 0.1413. Estudos eletroquímicos dos complexos foram feitos através de voltametria de onda quadrada indicando que os compostos preparados possuem potenciais redox dentro da faixa de trabalho do solvente.

Retrieval of fractured files based on electrochemical dissolution / Retiro de limas fracturadas basado en la disolución electroquímica

The purpose of this study was to investigate whether the Electrochemical Dissolution (DE) facilitates the retrieval of fractured files, from Endo-Training block with an artificial root canal, by using ultrasonic techniques (US). Twenty Endo-Training block with an artificial single canal with working length 16 mm and twenty nickel-titanium (NiTi) Protaper Universal rotary files were used. 10 Shaping S1 files and 10 Shaping S2 files, were sectioned transversally within the conduit, to 5mm of the apical tip. Twenty samples were divided into four groups: Group1 and 3 received the action of DE and US, and groups 2 and 4 received the action of US. To remove the fragments we used Staging Platform and Dental Microscope. Outcome was analyzed statistically by Student t test. Statistical Analysis showed a significant difference in retrieval time of the fragments and weight loss mass of Endo training block ultrasonic tips were used, between groups that applied Ultrasonic with electrochemical dissolution and the group using only ultrasonic. It can be concluded that there was weight loss mass of separated fragment by electrochemical action, however, it was not sufficient and its use alone was inconclusive to retrieve the fragments. The procedure needs to be complemented with the use of the staging platform, ultrasonic tips and Dental Microscope.

Este estudio tiene como propósito determinar si la Disolución Electroquímica (DE) favorece el retiro de fragmentos de limas fracturadas, insertos en bloc endodónticos de entrenamiento de resina, con un conducto radicular simulado, mediante el uso de ultrasonido (US). Se utilizaron 20 bloc y 20 limas rotatorias usadas ProTaper Universal de NiTi Shaping Files, 10 S1, 10 S2, que fueron fracturadas dentro del conducto, a 5 mm desde la punta apical y divididos en Grupo1 y 3 que recibieron la acción de la DE y US; y Grupo 2 y 4 sólo utilizó US. Para retirar los fragmentos se utilizó Plataforma de Trabajo y Microscopio Dental. Los datos fueron analizados con la prueba T de Student. Los resultados indican que existen diferencias estadísticamente significativas en el tiempo de retiro de los fragmentos y en la pérdida de masa del bloc de entrenamiento por el uso del ultrasonido, en los grupos que se aplicó Disolución Electroquímica más Ultrasonido. Se puede concluir que la acción electroquímica permite que exista pérdida de masa del fragmento fracturado, sin embargo, no es suficiente y su sola utilización no es concluyente para retirar los fragmentos, es necesario complementar el procedimiento con la utilización de la Plataforma de Trabajo, puntas de ultrasonido y el Microscopio Dental.

Efecto del ion iitrato en el comportamiento electroquímico del estaño y el acero / Effect of the cttrate ion on the electrochemical behavior of tin an ssteel / Efeit do íon cittrato no comportamento eletroquímico do estanho e do aço

El presente trabajo pretende hacer un aporte al conocimiento del comportamiento electroquímico de recipientes de hojalata en medio del ion citrato, y al papel que juega la concentración de dicho ion en la estabilidad de los recipientes. Todo ello, a través del estudio electroquímico individual de los materiales con los cuales son fabricados los recipientes de hojalata, acero y estaño. El estudio se llevó acabo mediante medidas de polarización potenciodinámica e impedancia electroquímica sobre electrodos fabricados con ambos materiales e inmersos en soluciones de diferentes concentraciones de citrato a un valor de pH de 3,0. Se evidencia que a este valor de pH, el ion citrato ejerce un notable efecto de despolarización anódica sobre el estaño, por la formación de complejos solubles y estables. Esto hace que el estaño se torne anódico respecto al acero pudiendo otorgar una protección anticorrosiva al sustrato de acero de los recipientes de hojalata.

The present work tries to do a contribution to the knowledge of the electrochemical behavior of tinplate containers in citrate ion medium and the role that citrate ion concentration plays on the stability of the containers; all that, through the individual electrochemical study of the materials of which the tinplate is made, steel and tin. The study was done by potentiodynamic polarization and electrochemical impedance on electrodes made with both materials, immersed in solutions of different citrate concentrations at pH 3,0. It was evidenced that the citrate ion has a remarkable effect of anodic depolarization on tin with the formation of soluble and stable complexes. This causes that tin becomes anodic with respect to the steel being able to grant an anticorrosive protection to the steel substrate of the tinplate containers.

O presente trabalho tem como objetivo contribuir com o conhecimento do comportamento eletroquímico da folha de flandes em meios contendo íons citrato, bem como o papel que a concentração de íon citrato desempenha na estabilidade dos recipientes. Os estudos eletroquímicos foram conduzidos a partir dos materiais individuais que constituem o ferro estanhado, ou seja, o aço e o estanho. Os experimentos foram realizados utilizando- se técnicas de polarização potenciodinâmica e de impedância eletroquímica em eletrodos formados, separadamente, por aço e estanho que permaneceram imersos em soluções de citrato, a pH 3,0 com diferentes concentrações. Foi evidenciado que o íon citrato apresenta um efeito notável de depolarização anódica no estanho pela formação de complexos estáveis e solúveis. Consequentemente, o estanho se torna anódico em relação ao aço e oferece uma proteção anticorrosiva aos substratos de aço que constituem os recipientes de ferro estanhado.

Nuevos sistemaseelectroquímicos y fotoquímicos ara el tratamiento de aguas ressiduales y de bebida / New electrochmiccal and photochemical systems for water and wastewater treatment

Con la creciente presión hacia un uso más racional del recurso hídrico, el desarrollo de tecnologías apropiadas de tratamiento de aguas es cada vez más urgente. Debido a ello, en los últimos años se han propuesto procesos de oxidación fotoquímicos y electroquímicos como alternativa para el tratamiento de aguas contaminadas con sustancias antropogénicas difícilmente biodegradables, así como para eliminar bacterias en aguas destinadas al consumo humano. El objetivo de este trabajo es presentar algunas de nuestras más recientes investigaciones que demuestran que tanto la electroquímica como la fotoquímica, al igual que el acople de estos procesos con tratamientos biológicos, son alternativas muy prometedoras para aumentar la calidad del agua.

With the increasing pressure on a more effective use of water resources, the developpement of appropriate water treatment technologies become more and more important. Photochemical and electrochemical oxidation processes have been proposed in recent years as an attractive alternative for the treatment of contaminated water containing anthropogenic substances hardly biodegradable as well as to purify and disinfect drinking waters. The aim of this paper is to present some of our last results demonstrating that electrochemical, photochemical, and the coupling of these processes with biological systems are very promising alternativesfor the improvement of the water quality.