Trabajos Finales de Graduación

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Calidad química, física y microbiológica del agua superficial en la microcuenca del río Poás
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2023) Jiménez Jiménez, Marianela; Sánchez Gutiérrez, Rolando
Resumen. La microcuenca del río Poás exhibe algunas alteraciones en la calidad del agua superficial, por lo tanto, se optó por evaluar la calidad del recurso hídrico en la microcuenca mediante la aplicación de indicadores e índices de calidad del agua con el propósito de identificar los sitios de atención prioritaria y determinar el grado de afectación del recurso hídrico. Se estudiaron 9 sitios distribuidos de manera representativa en la microcuenca durante el período comprendido entre junio 2021 y enero del 2022, en el cual, se realizó una caracterización química, física y microbiológica del agua superficial. Los parámetros seleccionados son los que se contemplan en el Índice Holandés, en el Índice Fundación Nacional de Saneamiento y otros parámetros tales como las propiedades ópticas de la materia orgánica fluorescente. Se incluye el análisis del índice de fluorescencia, el índice de humificación y el índice de contribución biológica reciente, índices no contemplados en la normativa nacional de la calidad del agua superficial. El análisis estadístico inferencial evidencia que existen variaciones espaciales de la calidad del agua con respecto al sitio de muestreo y zona de la microcuenca. Los resultados revelan que los sitios de estudio ubicadas en la zona media y baja de la microcuenca presentaron niveles de contaminación mayores que la zona alta. Los sitios localizados en la zona baja del río Poás, en la zona media del río Prendas y en la parte baja del río Itiquis, se catalogaron como sitios de atención prioritaria, por consiguiente, se propone la creación de una red de monitoreo en la microcuenca del río Poás que incluyan los sitios enlistados. El monitoreo de los ríos contribuye a la generación de bases de resultados de calidad del agua que ayudan a los actores sociales a ejecutar acciones de remediación, mitigación o acciones que mejores la calidad del recurso hídrico. Además, se propone un plan de muestreo semestral, con propósito de recolectar datos durante la época lluviosa y la seca, mientras que el plan de análisis debe incluir los parámetros contemplados en el índice Holandés para la valoración de la calidad química y física del agua superficial, el parámetro microbiológico E. coli, nitrato, fósforo y algunos otros indicadores tales como las propiedades ópticas de la materia orgánica disuelta fluorescente. El estudio revela la importancia de utilizar parámetros físicos, químicos y microbiológicos complementarios para la clasificación inicial o reclasificación y el monitoreo de los cuerpos de agua superficial, debido a que los parámetros establecidos en la normativa nacional como indispensables para determinar la calidad del agua proporcionan información deficiente para la toma de decisiones sobre la gestión del recurso hídrico.
Establecimiento de un método de cromatografía de capa fina de alta resolución (HPTLC) para la determinación de Cannabidiol (CBD) en matrices comerciales presentes en el mercado nacional
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2024) Morales Alfaro, Keilor; Carballo Arce, Ana Francis
Resumen. En los últimos años, la formulación y comercialización de productos derivados de cáñamo ha presentado un incremento debido a las propiedades terapéuticas y fisiológicas atribuidas a los fitocompuestos contenidos en la planta, entre los cuales destaca el cannabidiol (CBD) por su actividad en el sistema endocannabinoide humano. Por lo tanto, debido al aumento en la demanda de este tipo de productos, surge la necesidad de disponer de técnicas analíticas adecuadas para brindar controles de calidad a estos productos. En el presente trabajo, se implementó una metodología para la determinación del contenido de CBD en productos derivados de cáñamo por cromatografía de capa fina de alta resolución (HPTLC), para lo cual, se evaluaron los parámetros de desempeño de estabilidad, límites de detección y cuantificación, ámbito, linealidad, especificidad, precisión intermedia, repetibilidad y exactitud. Por su parte, durante la implementación de metodología analítica se analizaron muestras comerciales de aceites enriquecidos con extracto de cáñamo para estudiar el comportamiento de la metodología bajo su uso previsto. De la misma forma, se elaboraron una serie de protocolos y procedimientos para la verificación del correcto desempeño de la técnica y la futura oferta del servicio de análisis. Entre los principales resultados obtenidos se encuentran el cumplimiento satisfactorio de los criterios de aceptación definidos para los parámetros de desempeño evaluados y la detección de que el 80 % de muestras analizadas presentaban diferencias superiores al ± 10 % de la cantidad de CBD descrita por el fabricante en el etiquetado del producto. Adicionalmente se realizó la identificación preliminar de otros fitocannabinoides contenidos en las muestras comerciales analizadas (e.g., CBN y CBG), la confirmación de la presencia de Δ9-THC en líquidos para cigarrillos electrónicos elaborados con CBD, así como el análisis de aceites con CBD cuyo extracto de cáñamo fue aislado del material vegetal dentro del territorio nacional, donde para estas últimas la concentración de CBD no fue detectable. Con base en los resultados obtenidos, se establece que el método implementado presenta un comportamiento adecuado para la cuantificación de CBD en aceites enriquecidos con extracto de cáñamo por HPTLC. Por su parte, considerando las discrepancias observadas entre la información declarada por los fabricantes en el etiquetado de estos productos y los hallazgos experimentales adquiridos, se evidencia la necesidad de realizar un control de los productos comerciales derivados de cáñamo disponibles en el mercado nacional.
Estudio comparativo del efecto hipoglicemiante y analgésico de cuatros especies de plantas: Justicia spicigera, Justicia secunda (insulina) y dos variedades de Momordica charantia (Sorosí y Bitter Melon) empleadas en medicina tradicional para tratamiento de la diabetes tipo II
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2024) Steller Navarro, Anyolett; Carballo Arce, Ana Francis
Resumen. Se realizaron extractos alcohólicos de 4 plantas distintas, Justicia spicigera, Justicia secunda y dos especies de Momordica chanrantia, estos extractos se utilizaron para realizar una caracterización fitoquímica, con la finalidad de encontrar metabolitos secundarios principales y determinar las diferencias químicas entre Justicia spicigera y Justicia secunda, debido a que popularmente se les conoce con el mismo nombre común, insulina, y ambas son utilizadas para el tratamiento de la diabetes tipo II en la medicina tradicional; y las diferencias químicas entre las dos especies de Momordica charantia, Bitter melon y Sosori, que tienen el mismo nombre científico pero popularmente se les conoce con distinto nombre común y visualmente son distintas, encontrando mayores diferencias en el fruto. Los extractos de las plantas se utilizaron para realizar la prueba de actividad inhibitoria sobre la formación de productos de glicación avanzada, conocidos como AGE’s por sus siglas en inglés, que sería la prueba in vitro, esta se realizó para determinar si los extractos tienen propiedades hipoglucemiantes, mediante el metabolismo inhibición AGE’s, encontrando que 2 de los 4 extractos dieron resultados positivos para esta prueba, J. spicigera y J. secunda. Para confirmar la actividad hipoglucemiante de los extractos, se realizaron también pruebas in vivo, utilizando ratas con diabetes tipo II inducida por la administración intraperitoneal de STZ (streptozotocina), obteniendo resultados positivos para 3 de los 4 extractos, J. spicigera, J. secunda y M. charantia en la variedad conocida como Bitter melon; en todos los casos se obtuvieron los mejores resultados al administrar dosis de 100 mg/kg de peso. Además, se realizó la evaluación del efecto antialodínico o analgésico, en ratas con un moldeo noenatal de diabetes tipo II inducida por la administración intraperitoneal de STZ, los resultados obtenidos indican que los 4 extractos tienen efecto analgésico, sin embargo, se obtuvo un efecto con bajo porcentaje de analgesia y de poca duración; para esta evaluación se utilizaron los extractos de las plantas administrando una dosis de 100 mg/kg de peso del animal.
Estudio del comportamiento de la radiación incidente en los alrededores del cráter del Volcán Poás ante las emisiones de gases y su influencia en la vegetación
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2023) Carvajal Méndez, María José; Sibaja Brenes, José Pablo
Estudio del efecto de un proceso de fermentación en estado sólido sobre el valor nutricional y la digestibilidad de la broza de café
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2024) Vargas Jiménez, José Gabriel; Villegas Peñaranda, Luis Roberto
Resumen. El uso de técnicas de biorrefinería permite revalorizar desechos agroindustriales, compuestos en su mayoría por material lignocelulósico. Los subproductos del beneficiado de café, como la broza, son un abundante residuo agroindustrial en Costa Rica, ya que el café es el tercer producto con mayor exportación del sector agrícola en el país. Esta broza de café no cuenta con ninguna aplicación comercial, y su disposición inadecuada arraiga consigo problemas ambientales; no obstante, cuenta con un considerable potencial para ser empleada como suplemento alimenticio para animales, con ayuda de un proceso fermentativo. En la presente investigación, se realizó un proceso de fermentación en fase sólida a la broza de café, empleando el hongo Fusarium venenatum. Por lo tanto, se llevó a cabo una fermentación preliminar en broza de café, pretratada con una extracción con agua a 60ºC, por un periodo de 60 días y posteriormente se repitió el proceso con una duración de 30 días, empleando broza extraída y sin extraer, ambas suplementadas con un medio rico en nitrógeno. Se evaluaron los parámetros de proteína, digestibilidad in vitro y la composición de fibras: neutro detergente (carbohidratos no fibrosos), acido detergente (hemicelulosa), digeribles en ácido sulfúrico 72% (celulosa) y lignina. Se observó que el hongo no cuenta con la capacidad enzimática para degradar la lignina, pero sí para consumir las demás fracciones de fibra. El aumento proporcional de lignina en la muestra ocasiona una disminución en el porcentaje de digestibilidad in vitro de la misma, por lo que el material fermentado no cuenta con buenas características en calidad nutricional para rumiantes. Adicionalmente, se evaluó la composición química del extracto acuoso de broza y del extracto acuoso de una muestra fermentada por 17 días de broza sin extraer. Se contrastó por UHPLC-DAD con varios estándares de compuestos típicos encontrados en el café; sin embargo, solo se correlacionó con presencia de cafeína, en concentraciones de 0.760 ± 0.025 % y 0.880 ± 0.019 % respectivamente. Así mismo, se evaluó el contenido polifenólico total de ambos extractos por Folin-Ciocalteu, obteniendo un valor de 1.04 ± 0.03 % y 1.06 ± 0.01 % respectivamente. Estos resultados indicaron que el hongo no degrada ni la cafeína ni los taninos presentes en la broza, siendo ambos considerados compuestos antinutricionales en animales y, por ende, son otro factor que disminuye la digestibilidad del material si este no recibe un pretratado para remover estos compuestos.
Evaluación de la capacidad entrecruzante de las proantocianidinas provenientes de frutos de cas (Psidium Friedrichsthalianum) sobre matrices de colágeno para la regeneración de tejidos
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2023) Rojas Chinchilla, María Valeria; Muñoz Arrieta, Rodrigo
Nanotransportadores de ácidos nucleicos a base de complejos polímero-fosfolípidos
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2023) Badilla Núñez, Jeffry; Rojas Carrillo, Óscar
Resumen. Los recientemente avances tecnológicos y científicos buscan el desarrollo de nuevos vehículos que permitan el transporte, protección y liberación de moléculas bioactivas que resulten eficaces y seguros para aun posible tratamiento terapéutico. En el presente trabajo de investigación se desarrolló un nanosistema a base de biopolímero y fosfolípidos, el cual tiene gran potencial en la vehiculación de los ácidos nucleicos. Primeramente, se prepararon mezclas de los fosfolípidos 1,2-dipalmitoil-sn-glicero-3-fosfocolina (DPPC) y N- (carbonil-metoxipolietilenglicol 2000) -1,2-diestearoil-sn-glicero-3-fosfoetanolamina, sal sódica (PE 18:0/18:0-PEG 2000 o PE-PEG2000) a diferentes relaciones molares en buffer de ácido hidroxietilpiperazinetanosulfónico (HEPES) y se caracterizaron respecto a tamaño de partícula y potencial zeta por la técnica de dispersión de luz dinámica (DLS). Los resultados obtenidos muestran tamaños entre 125 y 175 nm y un potencial zeta entre -11 y -15 mV. Estos resultados se complementaron por medio de las técnicas de microscopía de fuerza atómica (AFM) y microscopía electrónica de transmisión (TEM). Paralelamente, se formularon complejos de quitosano y ácido desoxirribonucleico (ADN) a diferentes relaciones nitrógeno: fósforo (N:P), los cuales se caracterizaron por medio de DLS, registrando tamaños de partícula entre 100 y 450 nm, así como cargas superficiales entre -5 y 38 mV dependiendo de variables como el pH y relación N:P. Finalmente, basados en la interacción electrostática entre el complejo quitosano/ADN y fosfolípidos, se obtuvieron complejos modificados superficialmente con una capa fosfolipídica. Las nanopartículas modificadas registraron un tamaño entre 200 y 400 nm, el cual fue medido por medio de DLS y complementado con el resultado obtenido por AFM. La carga superficial de los complejos macromoleculares resultó entre 0 y +30 mV. Los resultados obtenidos por la técnica de electroforesis en gel de agarosa indican una adecuada estabilidad de los complejos a diferentes condiciones de pH y fuerza iónica. Subsecuentemente, se observa que la eficiencia de transfección aumenta conforme se aumenta la relación N:P de los complejos quitosano: ADN. La adición de fosfolípidos a los complejos macromoleculares indica un aumento en la eficiencia de transfección sobre células HeLa llegando a valores cercanos al 20%. Finalmente se puede notar una alta viabilidad celular por parte de todos los complejos formulados.
Proantocianidinas: metabolitos asociados a una sobreestimación en la cuantificación de fibra
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2023) Vallejo Salas, María Alejandra; Muñoz Arrieta, Rodrigo
Resumen. La fibra es un componente alimenticio de importancia tanto para la nutrición humana, como para la animal, debido a los múltiples beneficios que aporta a la salud en términos fisiológicos y metabólicos. En las paredes celulares, existen ciertos compuestos, como las proantocianidinas, que se encuentran fuertemente asociadas a los componentes de la fibra. Debido a la naturaleza química y al ser compuestos altamente abundantes, las proantocianidinas no son extraídas en su totalidad durante los diferentes procesos de determinación de la fibra. Generalmente, dichos compuestos son omitidos en las distintas metodologías de determinación de la fibra. Cuando el contenido de estos compuestos es significativo, se pueden producir errores de sobreestimación en la concentración de la fibra. Investigaciones previas han demostrado la correlación existente entre las proantocianidinas presentes en los residuos de las distintas fibras y la cantidad de fibra total. La presente investigación tuvo como objetivo estudiar la relación entre el contenido de diferentes tipos de fibra (fibra dietética insoluble, fibra dietética soluble, fibra dietética total, fibra cruda, fibra detergente ácida y fibra detergente neutra) y las proantocianidinas extraíbles y no extraíbles presentes en el residuo de estas fibras, utilizando como matriz de estudio el tegumento de maní. Los resultados obtenidos mostraron la presencia de remanentes de proantocianidinas, mayoritariamente proantocianidinas no extraíbles, en los residuos de las fibras analizadas. Entre las fibras estudiadas, se observó una mayor concentración de proantocianidinas no extraíbles en los residuos de la fibra dietética insoluble con valores entre los (6,4-33,8) mg t-PAC/g de muestra seca, en la fibra dietética soluble con valores entre los (10,4-48,2) mg t-PAC/g de muestra seca y en la fibra detergente ácida con valores entre los (4,8-52,3) mg t-PAC/g de muestra seca de residuo de fibra. A partir de los resultados obtenidos, se identificaron correlaciones positivas entre las diferentes fibras y las proantocianidinas no extraíbles en sus residuos. Es importante destacar una correlación particularmente fuerte y positiva (p=0,792) entre la fibra detergente ácida y las proantocianidinas no asociadas a esta fibra. Los resultados obtenidos a partir de este estudio sugieren que las proantocianidinas pueden interferir en el reporte final de la fibra, llevando a una sobreestimación de su concentración. Como conclusión, las proantocianidinas podrían ser consideradas como una posible corrección para obtener determinaciones más precisas de la cantidad de fibra presente en los alimentos.
Propuesta de las condiciones favorables de la radiación incidente y la calidad del agua de la Quebrada azufre para el cultivo de fresas por hidroponía en el sector de Vara Blanca de Heredia
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2024) Afú Méndez, Christopher; Sibaja Brenes, José Pablo
Resumen. Las fresas comerciales (Fragaria x ananassa) son un fruto muy reconocido y cosechado en Costa Rica, en donde la búsqueda de la mejora de la calidad es constante. Por eso, se está estudiando la importancia de la radiación artificial y la calidad del agua, debido a que se ha demostrado que estos son factores importantes que alteran las propiedades de estos frutos. Este proyecto de investigación tuvo como objetivo evaluar los factores de radiación incidente y calidad del agua de riego en el proceso productivo de fresas como insumos para la optimización de las propiedades fisicoquímicas y el tamaño de las fresas, por medio de hidroponía en el sector de Vara Blanca de Heredia. Para cumplir este objetivo se analizó inicialmente los parámetros del agua de la Quebrada Azufre, mediante el sistema holandés y NSF, además se determinó su calidad mediante el Reglamento Nº 33903 de Costa Rica, en donde estos parámetros confirmaron la presencia de contaminantes, obteniendo una clasificación de un agua "No utilizable" para las frutas de frutas que son ingeridas sin eliminación de la cáscara, según el reglamento costarricense. Posteriormente, se analizó el efecto que poseen los invernaderos y los diferentes tipos de radiación incidente en el crecimiento y las propiedades de las fresas, para luego realizar un análisis financiero que asegurara un costo-beneficio positivo al implementar luces LED industriales en la parcela. Estos los resultados confirmaron que los invernaderos permitieron la reducción de la radiación solar directa en más de un 50 % en la parcela. Sin embargo, los resultados no mostraron diferencias significativas en la radiación artificial entre las zonas evaluadas. Asimismo, el análisis financiero sugiere que la instalación de radiación artificial puede generar ganancias a pesar de la alta inversión inicial. Finalmente, se realizaron análisis fisicoquímicos en las fresas para evaluar si existen diferencias significativas en el tamaño y las propiedades de las fresas, al exponerse a distintos tipos de radiación incidente en donde se obtuvo un incremento de hasta 64 % en las concentraciones de antocianinas totales en fresas pero sin una diferencia significativa en la variación de las concentraciones de azúcares y polifenoles totales utilizando radiación artificial, en donde se sugiere el uso de bombillos LED para optimizar estas propiedades fisicoquímicas.
Quimioprospección de la resina de la flor de Clusia valerioi (Standl.) y su relación con la composición química de propóleos de una región de la zona sur de Costa Rica
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2024) Segura Víquez, Andrea; Soto-Fallas, Roy; Borbón Alpízar Henry; Valdés Díaz, Sandra; Umaña Rojas Eduardo; Zamora Fallas, Luis G.; Sánchez Chaves, Luis; Fallas Matamoros, Natalia; Montenegro Hidalgo, Víctor M.; Alfaro-Alarcon, Alejandro; Guevara González, Mariana; Romero Vega, Luis; Loaiza Montoya Randall; Picado Canales, Natalín; Barrantes Murillo, Erika; Soto Fallas, Roy
Resumen. Los propóleos son subproductos apícolas elaborados por abejas del género Apis mellífera y de otras especies, que presentan muchos tipos de bioactividad. Su origen y composición puede relacionarse con el entorno botánico del sitio de anidación de las abejas, tal es el caso de la planta Clusia valerioi (Standl.), especie endémica de Costa Rica, cuya flor produce una resina utilizada por las abejas que la visitan para la producción de propóleos. Lo anterior implica la posibilidad de establecer una trazabilidad de la composición química de la resina de la flor de C. valerioi (Standl.) y de los propóleos recolectados de apiarios ubicados en la Zona Sur de Costa Rica, en términos de relacionar la presencia de compuestos tipo flavonoides, ácidos fenólicos y del tipo benzofenonas policíclicas polipreniladas (nemorosona) en ambos tipos de matrices, para la identificación de posibles biomarcadores activos para futuros estudios. Extractos metanólicos de muestras de propóleos de ocho apiarios visitados y extractos etanólicos de resina floral de C. valerioi (Standl.) de cuatro sitios cercanos a dos de estos apiarios, muestreados en la zona de Coto Brus (Costa Rica), fueron analizados y derivatizados con técnicas de HPTLC estableciéndose la presencia de 3 marcadores químicos importantes (compuestos A, B y C), a partir de análisis de espectros de resonancia magnética nuclear de protones (1H-NMR) y carbono-13 (13C-RMN), espectros de absorción y cromatografías para 16 extractos de propóleos, resinas y flores C. valerioi (Standl.). Se identificó el compuesto A como un compuesto derivado de los terpenos, el compuesto B como nemorosona y el compuesto C como un derivado de los flavonoides del tipo flavonol o flavonona.

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