Trabajos Finales de Graduación

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Diseño de una cobertura anticorrosiva amigable con el ambiente para aleaciones de magnesio con aplicaciones en dispositivos de video
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2025) Guido Guido, Ruth; González Flores, Diego
Resumen. En respuesta a la problemática global de la corrosión en el sector metalúrgico, se desarrolló un proyecto de investigación en colaboración con la empresa VIDENDUM en Costa Rica. Este trabajo surgió de la necesidad de la empresa por mejorar la calidad de sus productos mediante soluciones anticorrosivas innovadoras y ambientalmente responsables, aprovechando el talento técnico costarricense. El proyecto se ejecutó mediante una alianza estratégica entre el Centro de Electroquímica y Energía Química (CELEQ), ANODYSA, la Universidad de Costa Rica (UCR) y la Universidad Nacional (UNA). El objetivo principal fue desarrollar recubrimientos anticorrosivos ecológicos para proteger una aleación de magnesio utilizada por VIDENDUM en sus procesos productivos. La investigación inició con un estudio de los recubrimientos comerciales existentes, evaluando tanto su eficacia como su impacto ambiental. Este análisis se centró particularmente en identificar alternativas innovadoras que eliminaran el uso de cromo en todas sus especies. Posteriormente, se procedió a optimizar las condiciones de deposición de tres diferentes recubrimientos sobre el magnesio utilizado por VIDENDUM: el producto comercial SURTEC 650® y dos capas anticorrosivas compuestas por mezclas binarias y ternarias, incluyendo una con tierras raras. Para evaluar la efectividad de estos recubrimientos, se realizaron diversos análisis técnicos. Se emplearon mediciones electroquímicas a través de curvas de polarización para obtener el respectivo modelo de Tafel, lo que permitió determinar el potencial de corrosión y la densidad de corriente. Adicionalmente, se examinó la superficie mediante Microscopía Electrónica de Barrido y Espectroscopía de Rayos X por Energía Dispersiva para caracterizar su composición elemental. Los resultados demostraron que las tres propuestas desarrolladas son efectivas en la protección contra la corrosión, superando en casos específicos el desempeño de la capa comercial con Cr (VI) DOW7® siendo la muestra N5 la mejor capa anticorrosiva con menor densidad de corrosión. Esta investigación, actualmente en proceso de patente, proporciona a VIDENDUM soluciones viables que no solo resuelven su problemática de corrosión, sino que también alinean sus procesos con las tendencias globales de sostenibilidad ambiental.
Evaluación de la calidad del recurso hídrico en la microcuenca del río Cañuela como insumo para el fortalecimiento de las capacidades de gestión en la asada de Concepción de San Ramón, Alajuela
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2025) López Esquivel, Marian de los Ángeles; Mena Rivera, Leonardo
Resumen. Las organizaciones comunitarias de la gestión del agua desempeñan un papel importante en la prestación de servicios de agua a nivel global. Sin embargo, existe cierta incertidumbre respecto a su capacidad para mantener el suministro de agua potable considerando los escenarios socioeconómicos y climáticos tanto actuales como futuros. Este trabajo presenta una evaluación detallada de la calidad de agua del sistema de distribución de una Asociación Administradora de Sistemas de Acueductos y Alcantarillados (ASADA) en Concepción de San Ramón, Costa Rica. Se analizaron los parámetros fisicoquímicos básicos de control operativo, iones mayoritarios, metales traza y coliformes totales en las fuentes de agua, así como en los puntos en la red de distribución (casas de habitación) durante un período de un año. También se llevaron a cabo evaluaciones de riesgo en las nacientes y una caracterización de la calidad del agua superficial en la microcuenca. Se encontró que el agua se suministraba con los estándares de calidad adecuados para consumo humano. Sin embargo, se observaron variaciones espaciales y temporales; especialmente, en las nacientes, esto a pesar de encontrarse en un área relativamente reducida. En su mayoría, la composición del agua estuvo relacionada con procesos de interacción agua-roca, pero se encontraron signos tempranos de contaminación antropogénica. Las nacientes presentaron concentración de NO3 - por encima de los niveles naturales, así como contaminación por coliformes totales y E. coli en el 37% y 18% de los casos, respectivamente. La calidad del agua de los ríos mostró una composición distinta en comparación con las nacientes, en particular, se observó una disminución de la calidad del agua río abajo que coincide con la influencia antropogénica que reciben las nacientes. Los hallazgos de este estudio proporcionaron información útil acerca de cómo se puede utilizar la información sobre la calidad del agua, no solo para los procesos regulatorios, sino también para mejorar la gestión del agua por parte de las ASADAS. Este tipo de información es vital para garantizar la seguridad hídrica a la población.
Desarrollo de una biotinta reforzada con material lignocelulósico con potencial uso en medicina regenerativa
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2025) Carvajal Johnson, Isabel Natalia; Esquivel Alfaro, Marianelly
Resumen. En los años recientes, se han incrementado los estudios en el uso de nanomateriales en técnicas especializadas de bioimpresión 3D para diversas aplicaciones biomédicas como la medicina regenerativa, la regeneración de tejidos, etc. Se ha detallado el uso de diversos tipos de nanocelulosa para la aplicación en bioimpresión 3D debido a su biocompatibilidad, propiedades mecánicas y reológicas. La mayoría de estudios en bioimpresión 3D detallan el uso de nanofibras obtenidas de manera comercial o producidas de distintos tipos de madera. Sin embargo, existen otras fuentes emergentes de nanofibras y nanocristales de celulosa como residuos agrícolas de banano, piña, maíz, entre otros que podrían ser utilizadas como fuentes de nanocelulosa para aplicación en bioimpresión 3D. Por lo tanto, en este trabajo se busca estudiar el potencial uso del rastrojo de piña como fuente de nanofibras de celulosa para su posterior uso en bioimpresión 3D. El rastrojo de piña se compone por el tallo y las hojas, las cuales se caracterizan por ser altamente fibrosas con un contenido principal de celulosa, lignina y hemicelulosa. Este material es comúnmente llamado PALF (Pineapple Leaf Fiber, por sus siglas en ingles) y se compone mayoritariamente de celulosa. Debido a las propiedades físicas y químicas de la celulosa del PALF, se ha demostrado un potencial de aprovechamiento de este residuo al poderse obtener materiales de interés como las nanofibras (CNF). En este trabajo se utilizó PALF como materia prima para la extracción y caracterización de CNF para su posterior evaluación como potencial biomaterial en la bioimpresión 3D. Se lograron obtener CNF blanqueada de residuo de PALF a partir de un pretratamiento oxidativo mediado por reactivo TEMPO y una degradación mecánica a alta presión, a las cuales se estudiaron sus características físicas y químicas para demostrar la remoción adecuada de lignina, extraíbles y demás componentes de la PALF. Posteriormente, se formó un hidrogel en suspensión acuosa con alcohol polivinílico (PVA) a dos distintas concentraciones y se estudiaron sus propiedades reológicas, las cuales demostraron un comportamiento adecuado para su extrusión en la impresión 3D. Los hidrogeles formados fueron estudiados en una bioimpresora 3D, donde se logró imprimir estructuras variadas a distintas presiones y velocidades de impresión. El hinchamiento, comportamiento de degradación y porosidad demostraron su potencial para uso en aplicaciones como regeneración de tejidos, medicina regenerativa y demás. Se realizaron pruebas de biocompatibilidad in vitro de acuerdo a la norma ISO 10993-5, donde se demostró una alta viabilidad y crecimiento celular de células fibroblastos en las estructuras impresas de CNF obtenida de PALF y PVA.
Caracterización física y química de la Laguna Hule para la estimación preliminar de su conectividad hidrológica con el sistema subterráneo aledaño a la depresión Hule
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2024) Montealegre Viales, Emanuel; Esquivel Hernández, Germain
Resumen. La Laguna de Hule, es una laguna de origen volcánico ubicada en el área protegida del Refugio Nacional de Vida Silvestre Bosque Alegre, aproximadamente a 11 km al norte del Volcán Poás. Esta junto con las lagunas de Bosque Alegre y Congo, forman el complejo conocido como la Depresión de Hule. Estudios previos de esta laguna, han revelado ambientes anóxicos en un rango de 8 m a 10 m de profundidad debido a la oxidación de hierro y la producción de ácido sulfhídrico. Además se ha determinado, diferentes procesos de mezclado en las últimas décadas así como también se ha evidenciado que el agua de esta presenta un origen meramente meteórico. A pesar de ello, ninguno de estos estudios hace referencia a las interacciones entre la Laguna de Hule con otros sistemas acuáticos a pesar de que se ha sugerido una posible interacción entre el agua superficial de la laguna con el agua subterránea de los acuíferos locales. Es por ello, que este estudio pretende identificar la posible conectividad hidrológica de la Laguna de Hule con el sistema subterráneo aledaño a la Depresión de Hule, mediante la caracterización física y química utilizando isótopos estables y radiogénicos, además de otras especies. Con el fin de llevar a cabo este estudio preliminar, se realizaron dos campañas de muestreo (marzo del 2024 y septiembre del 2024), divididas en dos partes: (1) muestreo de la Laguna de Hule y (2) muestreo de las nacientes y ríos aledaños a la Depresión de Hule. A partir de estos, se determinaron parámetros físicos y químicos los cuales permitieron realizar una aproximación múltiple de trazadores isotópicos (i.e., δ2H, δ18O, δ13CDIC, 222Rn) e hidroquímicos para mejorar la comprensión de la complejidad de las interacciones estacionales entre el agua subterránea y superficial de la Laguna de Hule. Con base en los resultados obtenidos durante el estudio, se determinó que existe una baja variabilidad entre de la relación E/I (cociente de la evaporación y los flujos de entrada de agua a la laguna) de la época seca y la época lluviosa, con pérdidas por evaporación relativamente bajas (2.9 ± 1.0) % y (3.2 ± 1.8) % respectivamente. Además, mediante el análisis Bayesiano de componentes finales, se determinó los aportes anuales de agua subterránea, precipitación y escorrentía los cuales fueron de (61.3 ± 8.1) %, (24.4 ± 8.4) % y (14.3 ± 5.9) % respectivamente, concluyendo que el agua de la laguna pertenece mayoritariamente a agua subterránea. Adicionalmente, en las áreas donde predominan litologías volcánicas (e.g., Laguna de Hule), se determinó que las recargas por agua subterránea se deben mayoritariamente a intensas lluvias. Por otra parte se identificaron variaciones temporales de δ13CDIC, que confirman el papel clave que presenta la amortiguación por carbonatos en la laguna, así mismo, estas variaciones indicaron que, durante la época lluviosa, existe una mayor desgasificación de CO2 de las fuentes subterráneas que durante la época seca. Este estudio, proporciona evidencia de interacciones previamente desconocidas entre agua subterránea y agua superficial en la Laguna de Hule. Adicionalmente, pretende abrir camino a futuras investigaciones hidrológicas enfocadas en la variabilidad estacional de la descarga de agua subterránea en las lagunas tipo maar presentes a lo largo del frente volcánico de Centroamérica.
Implementación y evaluación de un método espectrofotométrico para el análisis de ion nitrato en aguas meteóricas del Valle Central de Costa Rica
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2022) Sotomayor Pineda, Juan Manuel; Esquivel Hernández, Germain
Resumen. Para cumplir con los objetivos propuestos se trabajó durante un total de 532 horas, en el Laboratorio de Manejo del Recurso Hídrico (LAMRHI) y el Grupo de Investigación en Isótopos Estables (UNA-SIL) de la Universidad Nacional Costa Rica. Dentro de las actividades realizadas se encuentran: el muestreo de agua de lluvia, mediciones de propiedades fisicoquímicas de las muestras recolectadas (pH y electro conductividad), preservación y almacenamiento de las muestras y su posterior análisis mediante las técnicas de IC y UV-Vis.
Exposición laboral a disolventes orgánicos volátiles en el proceso productivo de una empresa química de Costa Rica
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2023) Villalobos Morales, Josué A.; Mora Barrantes, José
Resumen. El sitio de estudio, es una empresa dedicada al desarrollo de la fabricación y la comercialización de shampoo y acondicionadores, resinas para pinturas y productos cosméticos, donde se determinó la exposición laboral mediante la cuantificación de las concentraciones ambientales y el análisis de factores de riesgo laboral, mediante la aplicación de la metodología del Instituto Nacional de Investigación de Seguridad de Francia (INRS), denominada “Riesgo químico: sistemática para la evaluación higiénica”. Esta metodología implementa un análisis global de las condiciones de uso y almacenamiento de los productos químicos presentes en el sitio de estudio mediante la implementación de listas de chequeo y encuestas, tomando en cuenta factores como: proceso productivo y condiciones de infraestructura, además de la determinación y cuantificación de contaminantes atmosféricos internos, mediante la técnica de cromatografía de gases, generando los valores limites ambientales de exposición diaria VLA-ED experimentales. Se detectaron y cuantificaron 22 contaminantes atmosféricos mediante la técnica cromatografía de gases, tal como; el isocianato de N- butil, el cual sobrepasó los valores límites ambientales de exposición diaria (VLA-ED) del Instituto Nacional de Seguridad, Salud y Bienestar en el Trabajo (INSSBT) de España. Este contaminante se asocia a afectaciones a la salud tales como: padecimientos de síntomas de alergia o asma. Finalmente, se incluyó un plan con medidas correctivas sobre el correcto uso del equipo de protección personal y almacenamiento de sustancias químicas. La determinación de la exposición laboral a disolventes orgánicos volátiles en el proceso productivo en el sitio de estudio demostró, altos valores en el nivel de riesgo químico, por lo cual se deben modificar las condiciones actuales de trabajo, con el fin de prevenir afectaciones a la salud a corto o largo plazo de los trabajadores.
Emisión de óxido nitroso y metano en pasturas activas en la zona de vida del trópico húmedo en Costa Rica
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2023) Arce Rodríguez, Katherine Priscila; Tobar López, Diego
Resumen. El presente trabajo final de graduación fue realizado bajo la modalidad de artículo científico titulado Emisión de los Gases de Efecto Invernadero, dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) y monóxido de dinitrógeno (N2O), según la fertilización con urea y biofertilizante en las pasturas en la finca comercial del CATIE, fue publicado en el Revista Biotecnológica en el sector Agropecuario y Agroindustrial de la Universidad de Cauca, Colombia. Este trabajo se realiza con la finalidad de contribuir con los investigadores del Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza (CATIE), cuantificando las emisiones de los gases de efecto invernadero (GEI) producidos en el suelo donde se encuentran estas pasturas. Con estos análisis los investigadores pueden comparar la producción de los GEI entre las pasturas fertilizadas con urea, las biofertilizadas y las no fertilizadas y a su vez, conocer la relación del carbono y el nitrógeno contenido en el suelo. La información obtenida, formará parte de los inventarios nacionales de los GEI que realiza el CATIE, en conjunto con el Instituto Meteorológico Nacional (IMN), el Ministerio de Agricultura y Ganadería (MAG) junto con el Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Esta investigación pertenece a un proyecto más extenso titulado “Desarrollo de sistemas de producción ganaderos competitivos con bajas emisiones de GEI en América Central”, en donde no solo muestrean y cuantifican las emisiones de los GEI que se producen en el suelo por pasturas, sino también las emisiones de estos gases en el ganado vacuno. Este estudio fue financiado por el CATIE (Centro Agronómico de Investigación y Enseñanza) y el laboratorio de suelos del MAG-INTA (Instituto Nacional de Innovación y Transferencia Tecnología Agropecuaria).
Efectos Toxicológicos de la ingestión de micropartículas de Poliestireno sintetizados por emulsión y suspensión en el crustáceo Artemia salina
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2022) Maroto Hernández, Esteban; Arias Andrés, María de Jesús
Evaluación del proceso de desinfección y su relación con la calidad del agua en el sistema de abastecimiento de la asada de Santa Rosa, Alajuela, Costa Rica
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2022) Salas González, Edwin Enrique; Sánchez Gutiérrez, Rolando
Resumen. La calidad del agua es un aspecto fundamental para los operadores de las ASADAS pues su objetivo principal es asegurar a los usuarios que el agua que consumen es potable y cumple con la normativa nacional pertinente (decreto ejecutivo 38924-S). El presente estudio desarrolló una evaluación del proceso de desinfección en la ASADA de Santa Rosa y su relación con la calidad de agua, identificando el estado del sistema, determinando los parámetros de calidad para un nivel de control N2 de acuerdo con el Reglamento para la Calidad del Agua Potable (RCAP) y presentando una propuesta de desinfección acorde con la realidad de las nacientes, además de una serie de recomendaciones para optimizar las buenas prácticas de desinfección. Para la identificación del estado del sistema de desinfección se realizó una gira de reconocimiento en agosto de 2021 así como la aplicación de entrevistas al personal de la ASADA. En el caso de la determinación de la calidad de agua y demanda de cloro, se realizaron tres campañas de muestreo en el sistema de abastecimiento desde agosto de 2021 hasta diciembre de 2021, donde se analizaron 10 puntos de muestreo para el análisis de parámetros fisicoquímicos y microbiológicos, mientras que, para la demanda de cloro, esta se definió en las dos nacientes principales. El 90% de los parámetros de calidad de agua analizados cumplieron satisfactoriamente con la normativa nacional al encontrarse por debajo de los valores de alerta y máximos admitidos, no obstante, se evidenciaron dos puntos con riesgo alto y un punto con riesgo intermedio por concentraciones menores a 0.3 mg/L de cloro residual y la presencia de coliformes totales y Escherichia coli. demanda de cloro que posteriormente fue utilizada en conjunto con valores promedio de datos históricos de caudal en la ASADA para definir una serie de dosis teóricas de pastillas semanales las cuales fueron sistematizadas en una hoja de cálculo de fácil manipulación para los encargados de realizar la desinfección. Finalmente, se realizó un taller de divulgación de resultados para el personal operativo de la ASADA, donde se comunicaron los hallazgos obtenidos y se brindaron una serie de recomendaciones útiles para la operación de la ASADA.
Optimization of the Extraction of Antioxidant Compounds from Roselle Hibiscus Calyxes (Hibiscus sabdariffa), as a Source of Nutraceutical Beverages
(MDPI, 2024) Villalobos Vega, María; Rodríguez Rodríguez, Gerardo; Armijo-Montes, Orlando; Jiménez-Bonilla, Pablo; Álvarez-Valverde, Víctor; Álvarez Valverde, Víctor
Abstract: Secondary metabolites from Hibiscus sabdariffa have been used to prevent different diseases. Roselle Hibiscus is known for being rich in phenolic bioactive compounds. The extraction conditions are directly related to the chemical composition and then to the overall bioactivity of the extract. In this study, a Box-Behnken experimental design has been used to optimize the antioxidant activity, considering four variables: ethanol:water ratio, temperature, extraction time, and solvent:solid ratio. The experiment comprises 27 experiments and 3 repetitions at the central point. The results are described by surface response analysis and a second-degree polynomial equation. The model explains 87% of the variation in the response. The maximum antioxidant activity is yielded when 1% solids are extracted in 35.5% ethanol at 60 ◦C for 33 min. Finally, a nutritional functional supplement of 495 μmol Trolox Equivalent (TE) antioxidant capacity was prepared with the optimized extract.
Nivel del riesgo químico de la exposición laboral a compuestos azufrados en el Parque Nacional Volcán Poás
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2022) Morales Alpízar, José David; Sibaja Brenes, José Pablo
Resumen. El Parque Nacional Volcán Poás (PNVP) es uno de los lugares turísticos más visitados dentro de la Gran Área Metropolitana (GAM), debido a su actividad volcánica, atractivo paisajístico y biodiversidad. Sin embargo, los guardaparques están expuestos a la ceniza y los gases volcánicos (como el dióxido de azufre y el sulfuro de hidrógeno), en donde la exposición depende de la concentración, el tiempo y la frecuencia de exposición, y por tal motivo, se podría tener consecuencias en la salud de los trabajadores del parque a corto o a largo plazo. El dióxido de azufre y el sulfuro de hidrógeno son los compuestos evaluados en este estudio debido a que los guardaparques han presentado problemas de salud, por lo que es de relevancia estudiar las tendencias en el tiempo de estos gases y el cumplimiento de los niveles de exposición con respecto a la norma internacional de la OSHA. Se estudió la concentración del dióxido de azufre desde setiembre del 2018 hasta el 31 de diciembre 2019, y para el sulfuro de hidrógeno de febrero del 2019 hasta el 31 de diciembre del 2019. La medición y el análisis de la concentración de estos gases en el aire ambiente dentro del territorio del PNVP se realizó por medio de 4 equipos portátiles de mano MultiRae de Honeywell (New Jersey, Estados Unidos), los cuales registran lecturas de las concentraciones de los gases azufrados cada minuto. Los puntos de muestreos realizados fueron en la casa los guardaparques, caseta entrada PNVP, centro de visitantes y el mirador para visitantes. Durante el estudio, el valor discreto más alto de la concentración de SO2 se observó en el Edificio del Centro de Visitantes, con un valor de 16,0 ppm, y en cuanto al H2S, el valor discreto más alto fue en la Casa de los Guardaparques, con 45 ppm. Con respecto al promedio la tendencia es cercana al límite de detección para ambos gases, concordando con que, aunque el volcán tiene una actividad volcánica constante los gases en general no se dirigen hacia las zonas de visitación. Para el tiempo de exposición permisible en 8 horas (TWA) ningún puesto de medición superó la norma internacional de concentración de 2 ppm para el dióxido de azufre. Sin embargo, para el tiempo de exposición permisible en 15 minutos (STEL) si se superó los 5 ppm de dióxido de azufre, en el Edificio del Centro de visitantes y en el mirador para visitantes, con una concentración observada de 10,1 ppm y 7,4 ppm, respectivamente. El estudio del riesgo químico por la exposición a los gases volcánicos se determinó mediante 8 variables, tomando en cuenta el equipo de protección personal, las capacitaciones, la frecuencia de exposición y las características de las sustancias químicas. Los resultados obtenidos del riesgo químico para el sulfuro de hidrógeno en los cuatro puestos son de nivel bajo, para el dióxido de azufre la caseta de guardaparques, caseta de entrada PNVP y el mirador de visitantes es bajo. En el caso del puesto de Centro de Visitantes el riesgo químico es medio, consecuencia del uso de equipo personal y de las capacitaciones que tienen los empleados.
Evaluación de la producción de astaxantina en la microalga Haematococcus pluvialis con miras al escalamiento en un fotobiorreactor helicoidal
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2023) Leal Sánchez, Andreína; Villegas Peñaranda, Luis Roberto
Resumen. En los últimos años, el interés por la obtención de compuestos bioactivos procedentes de fuentes naturales ha incrementado, debido a los beneficios que estos compuestos químicos ofrecen a la salud humana. Además, de la incidencia que generan en ciertas enfermedades crónicas que están relacionadas directamente con la ingesta de alimentos. La microalga Haematococcus pluvialis es considerada una de las principales fuentes biológicas de carotenoides, específicamente de astaxantina. La misma es un carotenoide perteneciente a las xantofilas que presenta una gran actividad antioxidante, dicho compuesto se acumula en el núcleo de las células de la microalga, cuando son expuestas a condiciones de estrés, principalmente a la intensidad lumínica. Esta microalga se caracteriza por poseer un ciclo celular compuesto de dos fases, conocidas como fase verde y fase roja; las cuales hacen referencia a la coloración de sus células según los pigmentos acumulados. Dado a esto, se cultivó H.pluvialis bajo condiciones controladas en el laboratorio, haciendo uso de erlenmeyers de 2 L, con un pH inicial de 7,40, a 25 °C, intensidad de luz continua de 70-72 μmol/m2s y suministro de aire las 24 horas. La producción máxima de biomasa obtenida fue de 1,26x106±7,21x104 cel/mL correspondientes al día 9 de iniciado el proceso de cultivo, utilizando el método de conteo celular. Por otro lado, al establecer el periodo de máxima producción celular, los cultivos se sometieron a las condiciones de estrés, es decir, a dos diferentes intensidades lumínicas, específicamente 150 y 200 μmol/m2s, donde posteriormente se determinó el efecto en la generación de biomasa, así como en la producción de astaxantina. Las muestras diarias fueron tratadas para extraer el contenido de astaxantina y se analizaron consecutivamente en HPLC. Se mostró un valor máximo de 1,68±0,20 μg/mL al día 24, empleando la intensidad lumínica de 150 μmol/m2s, mientras que al utilizar una intensidad de 200 μmol/m2s el valor máximo reportado fue 1,69±0,15 μg/mL en el día 23. Ambas intensidades de luz mostraron una similitud en las concentraciones, sin embargo, el tiempo de espera para lograr la misma concentración, fue menor al utilizar la máxima intensidad lumínica establecida. Finalmente se procedió a determinar la actividad antioxidante del extracto obtenido al aplicar la máxima intensidad lumínica, empleando el método DPPH el cual fue no concluyente y el método ORAC donde se obtuvo rango de 71,9±0,3 a 95,8±1,9 μmol ET/g MS.
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.
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.
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.
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
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
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.
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.
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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