El objetivo del presente estudio es realizar un plan de marketing para que Enerquímica pueda comercializar el sistema de purificación de agua Logic Pentair en Lima Metropolitana. Enerquímica S.A.C. es una empresa peruana de ingeniería que se dedica a la comercialización de equipos, desarrollo de proyectos y brinda soluciones integrales a todo tipo de industria. Dentro de sus unidades de negocio se encuentra una división especializada en agua, orientada a su verificación, filtración y manejo. Tiene experiencia atendiendo principalmente a empresas ubicadas dentro del país y posee la representación de varias empresas transnacionales, siendo una de ellas Pentair, compañía experta en el desarrollo de tecnologías para el tratamiento de agua. Además Enerquímica tiene a cargo profesionales y técnicos especializados, la certificación ISO 9001 y 20 años de experiencia en el sector.

Ingeniero Civil Químico / El agua es de vital importancia para la subsistencia de seres vivos y de los ecosistemas, y su escasez hoy en día es tal que, en el peor de los escenarios, para el año 2050 afectará a un 72% de la población mundial. La contaminación industrial del agua es uno de los principales motivos, donde entre un 17 y un 20% de esa contaminación se debe a procesos de teñido de telas en la industria textil. Estos compuestos pueden ser eliminados, entre otros mecanismos, por fotocatálisis y adsorción. Se sintetizaron materiales con potencial uso en ambos mecanismos. Estos materiales corresponden a hidróxidos bilaminares (LDH) de Cobre con otros metales y fueron caracterizados mediante DRX, BET, DRS y SEM. Además, se buscó combinar estos LDH con grafeno oxidado (GO), buscando mejores resultados en cuanto a adsorción. LDH de Cobre/Aluminio con un alto grado de cristalinidad fueron sintetizados, logrando introducir Cobalto. Sin embargo, al reemplazar el Aluminio por Cromo, se obtuvo un material con baja cristalinidad. Estos LDH deben su capacidad de adsorción principalmente al intercambio iónico entre las moléculas de pigmento aniónico y las de CO32-, y al ser calcinados, la adsorción se rige por otro mecanismo, conocido como efecto de memoria . Ambos mecanismos fueron comprobados a través de DRX. Además, mediante SEM, se constató la permanencia de la estructura laminar al calcinar un LDH con alta cristalinidad. Los LDH con mejor desempeño fueron los calcinados, tanto de [CuCo]/Al como de Cu/Al, con capacidades máximas de adsorción de 583 y 780 [mg/g] respectivamente. Además, el [CuCo]/Al alcanza una efectividad de un 60% luego de ser utilizado 4 veces, regenerándose mediante tratamientos térmicos. Las pruebas de fotocatálisis no fueron fructíferas, ya que no mostraron una cinética distinta a la de adsorción, y, por otro lado, los LDH con GO, no mostraron la sinergia que se esperaba en la adsorción del naranjo de metilo.

El presente trabajo de tesis apunta a estudiar, mediante si-mulaciones de dinámica molecular, la conexión entre estruc-tura y dinámica en los sistemas complejos. Particularmente, nos concentraremos en sistemas muy diversos como los sis-temas vítreos, el agua sobreenfriada y el agua de hidratación, siempre con énfasis en la relación existente entre la estruc-tura microscópica y la dinámica compleja de los mismos. Este trabajo de tesis esta estructurado de la misma forma en que se fue desarrollando el trabajo de investigación, es por es que esperamos que para el lector sea igual de natural el tránsito por los distintos capítulos de esta tesis. En el capítulo 2 abor-daremos un modelo de Lennard-Jones de un líquido formador de vidrio arquetípico, donde presentaremos al lector una serie de conceptos relacionados con la dinámica compleja [1] y las heterogeneidades dinámicas [2] de los sistemas vítreos en ge-neral. Además, presentaremos algunas herramientas sumamen-te útiles (como la matriz de distancia [3,4] y el método iso-configuracional [5]) que serán de relevancia para los capítulos posteriores. En cuanto al trabajo de investigación en sí, pre-sentaremos los resultados referentes al análisis de las partícu-las de acuerdo a su propensión dinámica [5,6] y su direccio-nalidad [7], donde observaremos su distribución espacial en el sistema y estudiaremos la participación que tienen estas partí-culas en los eventos denominados d-clusters [8], los cuales resultan responsables de la relajación estructural del sistema. En el capítulo 3 presentaremos un sistema de agua sobreen-friada, cuyo comportamiento demostraremos que se enmarca dentro del cuadro expuesto en el capítulo 2, lo que nos habla de la generalidad que posee la dinámica de relajación vítrea [9]. Además bosquejaremos la hipótesis de una transición líqui-do-líquido en el agua sobreenfriada [10], la cual está soporta-da por distintas evidencias que mostraremos. Asimismo, descri-biremos algunos parámetros estructurales útiles a la hora de cuantificar la estructuración del agua, y finalmente en la sección de resultados veremos aplicados los conceptos del capítulo 2 respecto a la distribución espacial de las partículas con distinta propensión dinámica en la vinculación entre la es-tructura y la dinámica del sistema. Este vínculo entre la es-tructura y la dinámica en sistemas vítreos no es un tema tri-vial y ha resultado bastante elusivo, al punto de haber sido considerado un hecho de fe en un review influyente en el campo [11]. Es por que denotamos la importancia del hallazgo de un vínculo entre estructura y dinámica. La existencia de evidencias que indican que el agua de hidratación presentaría una menor densidad local y resultaría más lenta que el bulk [12, 87-94], con ciertas reminiscencias al comportamiento ví-treo, nos indican que los resultado del capítulo 3 serán de gran utilidad en el estudio del comportamiento del agua de hidratación y/o (nano)confinada. Es por ello que en el capítulo 4 analizaremos el agua de hidratación de distintas superficies hidrofóbicas (grafeno, nanotubos de carbono y fullerenos) vin-culando los hallazgos del capítulo 3 respecto de la dinámica lenta del agua sobreenfriada al agua superficial de hidratación Mostraremos como estas superficies simples desde lo geomé-trico y desde la química nos permiten sentar una base que uti-lizaremos para el abordaje del agua de hidratación de otros sistemas más complejos como las proteínas. En los resultados mostraremos el análisis estructural y dinámico de la capa de hidratación, en comparación con el agua del seno del sistema, y mostraremos como la relación estructura dinámica prevalece en estos sistemas. Finalmente en el capítulo 5 analizaremos el agua de hidratación alrededor del grafeno y de una proteína, intentando identificar cuál es la influencia que tiene la geome-tría en la estructuración del agua superficial. Además estudia-remos la denominada transición vítrea en proteínas hidrata-das [13] evidenciando que el fenómeno se debe al agua que esclaviza conformacionalmente a la proteína y que sufre lo que parece ser una transición líquido-liquido [10], hipótesis que presentamos en el capítulo 3. Cabe mencionar que este trabajo de tesis generó un total de 6 publicaciones en revis-tas internacionales [13], una de los cuales se encuentra en proceso de publicación y otra recién ha sido enviada a los editores. También merced a este trabajo de tesis se realizaron distintas participaciones en congresos entre los que se desta-can las reuniones TREFEMAC (Taller Regional de Física Esta-dística y Aplicaciones a la Materia Condensada), los Congre-sos Argentinos de Fisicoquímica y Química Inorgánica y los Congresos de la Asociación de Física Argentina (AFA), asi como participación en el PASI (Panamerican Advanced Studies Institute) NanoBio 2010 y en el congreso 6th International Discussion Meeting on Relaxations in Complex Systems (Roma, 2009). / This thesis is aimed at studying, by means of molecular dy-namics simulations, the link between structure and dynamics in complex systems. Particularly, we shall focus on a variety of systems, like glassy systems, supercooled water and hy-dration water, always making emphasis on the relationship between microscopic structure and complex dynamics. The organization of this thesis follows essentially the same order in which our research work was carried out. Thus, we expect the reader to find this sequence equally natural. In Chapter 2 we shall consider a Lennard-Jones system, an archetypical model of glass-forming liquid, and we shall present the reader an overview of general concepts related to complex dynamics [1] and dynamical heterogeneities[2] in glassy systems. We shall also introduce some useful tools (such as the distance matrix [3,4] and the isoconfigurational method [5]) that will be relevant for the studies presented in later chapters. In which concerns our research work , we shall present the re-sults of the analysis of the particles according to their dyna-mical propensity [5,6] and directionality [7], determining their spatial distribution in the system and studying their partici-pation in the events known as d-clusters [8] which are res-ponsible for the structural relaxation of the system.In Chapter 3 we will introduce a supercooled water system whose beha-vior will be shown to conform to the framework expounded in Chapter 2, thus evidencing the generality of glassy relaxation [9]. We will also outline the hypothesis of a liquid-liquid transi-tion in supercooled water [10] which, as will be shown, is supported by several evidences. We shall also describe some structural parameters useful for quantifying the structure of the water molecules and finally we will apply the concepts of Chapter 2 regarding the spatial distribution of particles with different dynamic propensity to the relationship between structure and dynamics in this system. Far from being a trivial issue, the existence of a causal link between structure and dynamics in glassy systems has been regarded as an article of faith in an influential review within this field [11] since its finding has remained elusive for long times. Hence, we wish to note the importance of the results of this section. The exis-tence of evidences indicating that hydration water presents a lower local density and would be slower than the "bulk" [12] (thus reminiscent of glassy behavior) makes the results of Chapter 3 useful for the study of the behavior of hydration and / or (nano) confined water. For this we will analyze the hydration water of different hydrophobic surfaces (graphene, carbon nanotubes and fullerenes) linking the findings of Chap-ter 3 on the slow dynamics of supercooled water to the beha-vior of surface hydration water. We will show that these simple (both from the geometric and from the chemical view-points) surfaces can provide a basis for the study of hydra-tion water in more complex systems like proteins. Our results will determine the structural and dynamical behavior of the hydration shell as compared with bulk water and will make evi-dent the prevailing role of the relationship between structure and dynamics in this system. Finally, Chapter 5 will analyze the hydration water both around graphene and a protein, trying to identify the influence of geometry on the structure of vicinal hydration water. We will also study the so-called glass transition of hydrated proteins [13] showing that the phenomenon is in fact due to the behavior of water which enslaves the conformation of the protein and suffers what appears to be a liquid-liquid transition [10] (a hypothesis presented in Chapter 3). This thesis generated 6 publications in international journals [13], one of which is in press and another one has just been sent for publication. Some of these results have also been presented in different scientific mee-tings like TREFEMAC (Regional Workshop on Statistical Physics and Applications to Condensed Matter), the Argentine Con-gress of Physical Chemistry and Inorganic Chemistry and the Congress of the Argentinian Physical Association (AFA), as well as the PASI (Panamerican Advanced Studies Institute) NanoBio 2010 and the 6th International Discussion Meeting on Relaxations in Complex Systems (Rome, 2009).

[pt] O conhecimento da concentração de clorofila a e dos seus produtos de degradação em águas marinhas tem uma grande importância nos estudos ambientais. A utilização da técnica espectrofotométrica para esta finalidade envolve uma série de detalhes e considerações que podem afetar significativamente a confiabilidade metrológica dos resultados obtidos. Com o objetivo de minimizar as fontes de erro associadas à quantificação de clorofila a, foi feita uma avaliação minuciosa dos procedimentos de coleta, filtração, extração e análise das amostras realizados pelo Laboratório de Hidrobiologia da UFRJ. Uma redução na variabilidade dos resultados obtidos para amostras coletadas na praia da Urca foi evidenciada após as ações corretivas tomadas e a incerteza total foi calculada levando-se em conta a repetitividade do método. O espectrofotômetro do Laboratório foi devidamente validado e os valores obtidos para os limites de detecção (LDI e LDE) apresentaram-se satisfatórios quando comparados com os valores apresentados no método EPA 446.0 (Arar, 1997). O Laboratório demonstrou estar capacitado para garantir a confiabilidade dos resultados das análises de clorofila a, embora ainda tenha melhorias significativas para fazer no seu Sistema da Qualidade.

En esta Tesis estudiamos mediante simulaciones de dinámica molecular el comportamiento estructural y dinámico del agua pura o bulk como así también en diferentes contextos de nanocon finamiento, particularmente en sistemas biológicos y en superficies modelo como lo son una una placa de grafeno, nanotubos de carbono y monocapas autoensambladas de alcanos (SAMs). Específicamente nos interesa estudiar la relevancia del agua en la unión de proteínas y en el diseño de drogas, como así también en procesos de autoensamble de materiales sintéticos en ciencia de materiales y química supramolecular en medio acuoso. Nuestras simulaciones de agua pura (Capítulo 2) o bulk avalan y profundizan el hecho de que, tanto en el régimen de temperaturas de líquido normal como de líquido sobreenfriado, el agua está formada por zonas de alta y baja densidad local (HDL y LDL respectivamente) [140, 145, 133, 111, 142, 134, 135, 27]. Específicamente, en colaboración con el Prof. Francesco Sciortino de la Universidad de Roma, La Sapienza, exploramos la robustez y validez (para diferentes densidades y temperaturas) de un método para determinar ambos tipos de moléculas (HDL y LDL) (Subsección 2.2.1), como así también determinamos la calidad geométrica de la estructura local de las mismas. Estudiamos la dependencia con la temperatura de la fracción de moléculas estructuradas (Subsección 2.2.4) y observamos que la misma puede ajustarse con una exponencial negativa, lo cual brinda un sustento al modelo de doble estado o two state para agua propuesto por el Prof. H. Tanaka [142, 134, 135]. Por otro lado estudiamos la estructura y orientación, en función de la temperatura, del agua de hidratación de la proteína lisozima y de una superficie modelo como lo es una placa de grafeno (Capítulo 3). Observamos que el ordenamiento local tetraédrico del agua mejora con el descenso de la temperatura, y en el caso de la placa de grafeno, las primeras capas de hidratación muestran una tendencia a asemejarse estructuralmente al hielo hexagonal Ih (Subsección 3.2.2), hecho similar al que ocurre en la interfase agua-aire pero en el sentido contrario a lo largo del ejec del plano basal [86]. En cambio, en el caso de las primeras capas de hidratación de la lisozima encontramos indicios de ambos tipos de comportamientos mencionados, junto con la tendencia de algunas moléculas de agua más próximas a la superficie a formar puentes de hidrógeno con la proteína (Subsección 3.2.2). Mostramos que estas primeras capas de hidratación presentan una mejor estructura local que el bulk a temperatura ambiente, sin embargo la interfase introduce una restricción geométrica que reduce tanto la coordinación tetraédrica típica del agua bulk como la densidad local de las moléculas de agua adyacentes a la superficie. Por lo tanto dichas moléculas de agua tienden a formar tres puentes de hidrógeno con sus moléculas vecinas con el fin de lograr la máxima coordinación posible por puente de hidrógeno. Abordamos también la hipótesis de la existencia de una transición de primer orden entre las dos fases líquidas del agua propuestas (agua líquida de baja densidad local y alta densidad local, LDL y HDL respectivamente). Esta supuesta transición líquido-líquido del agua estaría dada por la continuación de la línea de coexistencia de las fases HDA y LDA (donde HDA y LDA son simplemente las correspondientes formas vítreas) en el diagrama de fases del agua líquida sobreenfriada y la cual terminaría en un segundo punto crítico del agua, un punto crítico líquidolíquido [140, 108]. La extensión de la supuesta línea de coexistencia entre estas dos fases líquidas más allá del supuesto punto crítico líquido-líquido, se conoce con el nombre de línea de Widom [87]. Así nuestras simulaciones evidencian, a través de diferentes parámetros estructurales, la existencia de una transición dinámica en el agua de hidratación, compatible con la transición líquido-líquido, incorrectamente asociada con una transición vítrea de proteínas (Subsección 3.2.3). El conocimiento desarrollado sobre el agua de hidratación nos condujo naturalmente a estudiar específicamente el papel que juega el agua en diferentes sistemas biológicos. De esta manera y en colaboración con el Prof. Ariel Fernández, estudiamos la dinámica del agua de hidratación en proteínas en base a un enfoque, basado en sus desarrollos previos [2, 48, 113, 114, 79], que codifica el comportamiento del agua nanoconfinada en un motivo estructural, los llamados dehidrones, los cuales representan defectos de empaquetamiento dados por puentes de hidrógeno, de la cadena principal de la proteína, desprotegidos o expuestos al efecto disruptivo del agua de hidratación. Los dehidrones resultan ser \pegajosos" al requerir del \arropamiento" o protección intermolecular por parte de grupos hidrofóbicos promoviendo así la asociación con ligandos. En este sentido demostramos (Capítulo 4) que dichos motivos estructurales en proteínas muestran una propensión a la deshidratación local y por ende representan regiones de alta hidrofobicidad local en proteínas. Es esta tendencia a la labilización del agua circundante que poseen dichos motivos la que promueve la asociación de ligandos (otras proteínas o drogas) que deben reemplazar al agua de hidratación y así completar la desolvatación o secado de estas interacciones. Este efecto, en el cual basicamente un tercer cuerpo no polar \protege" a una interacción electrostática contribuyendo a la deshidratación o exclusión del agua de la misma se denomina cooperativismo molecular (Sección 4.2). En consecuencia el tratamiento y estudio de las interfases proteína-proteína en base a este enfoque presentado anteriormente, implica un cambio de paradigma o, cuanto menos, un cambio en el nivel de análisis de este tipo de sistemas. Así, en el marco de esta colaboración desarrollamos en el seno de nuestro grupo de investigacion un alanine scanning in silico o computacional (Subsección 5.2.1), basado en estos conceptos, y así logramos predecir satisfactoriamente los hot spots de un conjunto de complejos proteína-proteína y verificar la importancia de las interacciones de tres cuerpos o cooperativas en la asociación de proteínas [18]. Específicamente logramos racionalizar la naturaleza de los hot spots y así de las interacciones en las interfases proteína-proteína, un problema que desde hace mucho tiempo no ha podido resolverse dado que solo se han considerado enfoques basados en la aditividad de las interacciones de a pares [2]. Estos conceptos son también de vital importancia para el dise~no racional de peque~nas moléculas disruptivas de interfases proteína-proteína, las cuales, en base a un dise~no racional, pueden imitar la capacidad \protectora" de los hot spots. Consecuentemente verficamos la importancia de las interacciones de tres cuerpos o cooperativas en la interacción entre drogas y proteínas (Capítulo 6) al verificar que un conjunto de drogas disruptivas de interfases proteína-proteína tienden a mimetizar las interacciones cooperativas intermoleculares de la proteína que reemplazan [19]. En base a estos conceptos también estudiamos el caso particular de la mutación oncogénica Y220C de la proteína p53 (Sección 6.2) [59, 149, 137, 115, 90, 69] conocido como el \guardián del genoma", el cual se encuentra mutado en la mitad de los casos de cancer en seres humanos, como así también estudiamos y optimizamos la función de rescate sobre el p53 de la molécula PhiKan083 desarrollada por el grupo del Prof. Alan Fersht. Finalmente en la última parte de esta Tesis extendemos preliminarmente las nociones anteriores al ámbito de la ciencia de materiales en medio acuoso (Capítulo 7). Sin embargo, en estos contextos mucho más amplios la existencia de un motivo estructural prevalente no emerge claramente dada la heterogeneidad de sistemas de estudio. Por lo tanto, como primer paso, es necesario para este contexto desarrollar medidas eficaces de la hidrofobicidad local. Así, resulta de interés estudiar modelos simples de los cuales extraer principios generalizables. Estas cuestiones se~nalan un camino de continuidad de todo el trabajo expuesto hasta esta etapa, donde esperamos que el desarrollo de enfoques más generales, sean de gran utilidad en el ámbito de la ciencia de materiales y la bioingeniería, en donde también operan otras interacciones no covalentes no contempladas en los temas expuestos anteriormente y en donde se necesite un grado de detalle o resolución mayor al que hemos utilizado anteriormente. En ese sentido estudiamos diferentes parámetros como las uctuaciones de densidad y tiempos de residencia de agua alrededor de una placa de grafeno, en el exterior de nanotubos de carbono de pared simple (Subsección 7.2.1), en superficies de monocapas autoensambladas de alcanos (SAMs) y en poros o cavidades de diferente tamaño talladas en la superficie de las SAMs (Subsección 7.2.2). En ese sentido verificamos el concepto de que las uctuaciones de densidad de agua representan una buena medida de la hidrofobicidad/hidrofilicidad de las superficies [70]. Por último, en el marco de una colaboración con el Prof. Pablo Debenedetti de Princeton University demostramos que las uctuaciones de densidad de agua alrededor de una placa de grafeno (un material ampliamente considerado como prototipo hidrofóbico) son practicamente idénticas a las uctuaciones sobre una superficie hidrofílica y muy diferentes de aquellas para una superficie hidrofóbica como las SAMs, lo cual denota un comportamiento hidroffilico de las superficies graffíticas [37]. Mostramos que dicho comportamiento hidrofíico del grafeno se traduce en un comportamiento de interés práctico: previene la agregación de dos placas de grafeno. / In this Thesis we studied, by means of molecular dynamic simulations, the structural and dynamic behavior of both bulk water and water within diferent nanoconfnemet conditions. Particularly, we studied biological systems like proteins and model surfaces like graphene sheets, carbon nanotubes and self-assembled monolayers (SAMs). We focused on the role of water in protein binding, in drug design, and also in the self-assembling of synthetic materials within an aqeous environment. Our simulations of bulk water (Chapter 2) both support and deepen the picture of water as being composed by zones of high density liquid water and low density liquid water (HDL and LDL respectively) for a range of temperatures between normal and supercooled liquid [140, 145, 133, 111, 142, 134, 135, 27]. Specifically, in collaboration with Prof. Francesco Sciortino (Universitá di Roma, La Sapienza), we studied the robustness and validity (for diferent temperatures and densities) of a method to determine both kind of molecules (HDL and LDL) (Subsection 2.2.1). We also determined the geometrical quality of the local structure of these kinds of molecules. In this context, we investigated the temperature dependence of the fraction of structured molecules (Subsection 2.2.4) and we observed that it might be described by a negative exponential function, which provides support to the two state model for water of Prof. H. Tanaka [142, 134, 135]. On the other hand, we studied the structure and orientation, as a function of temperature, of the hydration water of the lysozyme protein and of a model surface, namely a graphene sheet (Chapter 3). We observed an improvement of the tetrahedrical local order of water with decreasing temperature. In the case of the graphene sheet, we demonstrated that the first hydration layers exhibit a tendency to resemble hexagonal ice Ih (Subsection 3.2.2), similarly to the water-air interface but in the opposite way along the c-axis of the basal plane [86]. In turn, in the case of the first hydration layers of the lysozyme protein we found evidence of both kinds of behaviors, along with a clear trend of a fraction of the water molecules close to the surface to form hydrogen bonds with the protein (Subsection 3.2.2). We showed that these first hydration layers present a better local structure than the bulk at room temperature. However, the interface introduces a geometrical restriction that reduces both the tetrahedrical coordination typical of bulk water and the local density of the water molecules adjacent to the surface. Therefore these molecules tend to form three hydrogen bonds with neighboring water molecules to achieve the maximum coordination possible. Also, we addressed the hypothesis of the existence of a first order transition between two phases of liquid water (HDL and LDL). This supposed liquid-liquid transition of water would be given by the continuation of the coexistence line of the HDA and LDA phases (where HDA and LDA are the respectively vitreous forms) in the supercooled liquid phase diagram of water which would end in a second critical point of water, a liquid-liquid critical point [140, 108]. The extension of this coexistence line beyond the supposed liquid-liquid critical point is known as the Widom line [87]. Within this context, our simulations showed, by means of diferent structural parameters, the existence of a dynamic transition in hydration water, compatible with the proposed liquid-liquid transition and usually incorrectly associated with a \protein glass transition" (Subsection 3.2.3). The knowledge developed for hydration water led us to study the role of water for diferent biological systems. Thus, and in collaboration with Prof. Ariel Fernandez, we studied the dynamical behavior of protein hydration water based on an approach derived by his previous studies [2, 48, 113, 114, 79] which encodes the behavior of nanoconfined water in a structural motif, the so-called dehydron, which represents a packing defect given by backbone hydrogen bonds exposed to the disruptive efect of water. Dehydrons are found to be \sticky" since they require additional intermolecular \wrapping" (protection by hydrophobic groups) thus promoting protein association. In this sense, we showed (Chapter 4) that such protein structural motifs exhibit a local dehydration propensity, thus representing regions of high local hydrophobicity. This labilization of vicinal water promotes the association of ligands (other proteins or drugs) which must replace hydration water in order to bind and which thus complete the dehydration of the underwrapped intramolecular interactions of the target protein. This efect, in which a third non polar body \protects" an electrostatic interaction from the disruptive efect of water is defined as a molecular cooperativity process (Section 4.2). Thus, the study of protein-protein interfaces based on this approach implies the introduction of a new paradigm or, at least, a change in the level of analysis of this kind of systems. In the context of a collaboration with Prof. Ariel Fernandez, we designed an in silico alanine scanning scheme (Subsection 5.2.1) which succeeded in predicting the hot spots of a group of proteinprotein complexes and verified the relevance of the three-body interactions for protein association [18]. Specifically, we rationalized the nature of the protein hot spots and, thus, of the proteinprotein interactions, a problem that had been unsolved for many years due to the fact that it had only been considered in terms of the additivity of pairwise interactions [79]. These concepts are also very important for the rational design of small molecules disruptive of protein-protein interfaces which could mimic the protective function of the hot spots. Therefore we studied the importance of the three-body interactions for drug binding (Chapter 6), thus verifying that a group of drugs disruptive of protein-protein interfaces do in fact tend to mimic the cooperative interactions of the protein that they replace [19]. Within this framework we also studied the particular case of the oncogenic mutation Y220C in protein p53 (Section 6.2) [59, 149, 137, 115, 90, 69], a protein known as the \genome guardian" which is mutated in half of the cases of human cancer. Besides, we studied and optimized the rescue function of the small molecule PhiKan083 for the Y220C mutation developed by the group of Prof. Alan Fersht. Finally, the last part of this Thesis is devoted to a preliminary study to extend the abovementioned notions to the eld of materials science within an aqueous enviroment (Chapter 7). However, the existence of a prevalent structural motif is not evident for this wider context because of the heterogeneity of the systems under study. Thus, as a rst step it becomes necessary to develop e ective measures of local hydrophobicity of relevance for this context. Thus, we studied simple models from which to extract generalizable principles. These issues point out a way of continuity for our work, where we expect that the development of more general approaches would be useful for the elds of materials science and bioengineering where other non-covalent interactions might be operative and where a resolution higher than the one we used in previous works would be demanded. In this sense we studied di erent parameters like water density uctuations and water residence times at a graphene sheet, outside single-wall carbon nanotubes (Subsection 7.2.1), on the surface of alkane SAMs and inside pores of di erent size carved on the surface of the SAMs (Subsection 7.2.2). In that way we veri ed that the quanti cation of water density uctuations represents a good measure of the surface hydrophobicity/hydrophilicity [70]. 12 Within this context, and in collaboration with Prof. Pablo Debenedetti of Princeton University, we calculated water density uctuations for graphene (a material widely regarded as a prototype hydrophobe) to show a typical hydrophilic behavior [37], and we demonstrated that parallel graphene sheets present a tendency to remain fully hydrated and thus, they do not autoensemble to undergo a hydrophobic collapse like model hydrophobic surfaces we used as a control

En esta tesis se realiza un estudio de catalizadores mono y bimetálicos para la reducción de nitrito y nitrato en agua. Además se empleó un reactor de membranas de paladio para la reducción de nitrito. Mediante el estudio teórico se intentó justificar algunos de los resultados obtenidos. Los primeros ensayos estuvieron enfocados en pos de poner a punto las técnicas analíticas para la determinación de nitrato, nitrito y amoníaco (capítulo 3). Mientras se llevaba a cabo la implementación de las técnicas analíticas, se realizó una optimización del sistema de reacción. Los catalizadores ensayados en este capítulo fueron preparados y caracterizados por el grupo con anterioridad a la realización de este trabajo. Para poder realizar una discusión de los resultados, se realizó un estudio de la termodinámica de la reacción y de otros aspectos teóricos (capítulo 4). De esta forma podemos lograr una compresión más apropiada del tema. Como la reacción es llevada a cabo en dos pasos bien diferenciados, primero analizamos el comportamiento de la reducción de nitrito, tanto en agua destilada como en agua con sales (capítulo 5). Los catalizadores utilizados fueron 32/OAlPd−γ y 32/OAlCuPd−−γ, sintetizados a partir de dos precursores diferentes de paladio. En este capítulo también se analiza la caracterización de los mismos. En una siguiente etapa, se realizó la evaluación de los mismos catalizadores pero ahora en la reducción de nitrato, tanto en agua destilada como con sales (capítulo 6). Por último, se llevó a cabo la reducción de nitrito utilizando membranas de paladio (capítulo 7). Las reacciones fueron realizadas en agua destilada y en agua con la presencia de una cantidad conocida de sales. Previo a este estudio fue necesario llevar adelante una caracterización de las membranas de paladio. En cada uno de los capítulos se intentó explicar con las herramientas teóricas desarrolladas en el capítulo 4 el comportamiento de los catalizadores bajo las diferentes condiciones de reacción. / In this thesis there is realized a study of monometallic and bimetallic catalysts for the reduction of nitrite and nitrate in water. Also a membrane reactor of palladium was used for reduction of nitrite. By means of the theoretical study it was attempted to justify some of the obtained results. The first tests were focused in put to calibration the analytical techniques for the determination of nitrate, nitrite and ammonia (chapter 3). While there was carried out the implementation of the analytical techniques, there was realized an optimization of the system of reaction. The catalysts tested in this chapter were prepared and characterized by the group before the beginning of this work. To be able to realize a discussion of the results, there was realized a study of the thermodynamic of the reaction and of other theoretical aspects (chapter 4). Of this form we can achieve a more appropriate compression of the topic. The reaction is carried out in two differentiated well steps; first we analyze the behavior of the reduction of nitrite, as much in distilled water as in water with salts (chapter 5). The used catalysts were 32/OAlPd−γ and 32/OAlCuPd−−γ, synthesized from two predecessors different from palladium. In this chapter also the characterization of the same ones is analyzed. In a following stage, there was realized the evaluation of the same catalysts but now in the reduction of nitrate, as much in distilled water as in water with salts (chapter 6). Finally, the reduction of nitrite was carried out using membranes of palladium (chapter 7). The reactions were realized in distilled water and in water with the presence a well-known quantity salts. Before this study it was necessary to take characterization of the membranes of palladium. In each of the chapters one tried to explain with the theoretical tools developed in the chapter 4 the behavior of the catalysts under the different conditions of reaction.

El presente trabajo consta de una propuesta para el tratamiento de agua del río Chumbao que recorre los distritos de Andahuaylas, San Jerónimo y Talavera de la Reyna, provincia de Andahuaylas, Región Apurímac, con el fin de dotarlos de un servicio eficiente de agua potable, debido a que el servicio actual es insuficiente. Con tal propósito la tecnología que planteo reemplazará el abastecimiento de agua de manantiales por agua superficial tratada, utilizándose las redes existentes para la distribución domiciliaria. El primer capítulo está referido a las características generales de las localidades: ubicación geográfica, geomorfología, clima, suelos, actividad económica, vías de acceso, servicios públicos, recursos hídricos y el perfil social. El segundo capítulo está referido a las bases teóricas de los procesos a los que se someterá el agua durante el tratamiento (mezcla, coagulación, floculación, sedimentación, filtración y desinfección). En el tercer capítulo encontramos los cálculos de diseño para cada una de las unidades de tratamiento. El cuarto capítulo presenta un estudio de estimación de costos. Adicionalmente agregué adendas que constan de: Normas técnicas, ejemplos de plantas simplificadas de tratamiento de agua (Prudentopolis y Cañete), tablas usadas para el diseño, resultados de los análisis del agua (río Chumbao y manantial Ñahuinpuquio) y fotografías de las localidades. / Tesis

O uso de índices vem ganhando cada vez mais relevância em diversos segmentos das atividades humanas fazendo crescer a necessidade de adequá-los aos usos pretendidos, para sintetizarem e indicarem as características e situações essenciais ao planejamento e tomada de decisões. Um dos índices mais utilizados na área de recursos hídricos foi, e continua sendo, o IQA da NSF (Índice de qualidade da água da National Sanitation Foundation), criado nos Estados Unidos e adotado pela CETESB (Companhia Ambiental do Estado de São Paulo) e pela ANA (Agência Nacional de Águas) no Brasil. No entanto, a metodologia por trás do mesmo vem necessitando ser adequada às condições brasileiras. Como forma de avaliar a adequabilidade deste IQA a uma situação específica, além da verificação da necessidade de novas alterações, nesta tese foram escolhidos ambientes com características que possibilitassem a obtenção de dados e que fossem favoráveis a percepção de diferentes situações de qualidade da água em ambientes brasileiros. Estes ambientes incluem águas com boa qualidade, situações intermediárias e com qualidade ruim, principalmente devido à poluição por lançamentos de esgotos sanitários. O objetivo do presente trabalho foi adequar o IQA NSF-CETESB (que é uma versão já adaptada do IQA NSF), com base em estudos limnológicos focados, principalmente nos reservatórios do Sistema Salto de Hidrelétricas (RS), rios a jusante, e complementados por dados de outros ambientes, como o lago Guaíba (RS) e rios e reservatórios do Estado de São Paulo. Dentro do estudo limnológico do Sistema Salto foi possível observar que os reservatórios apresentaram, em geral, água de boa qualidade com alta transparência, teores de nutrientes característicos de ambientes oligotróficos e baixas concentrações de coliformes termotolerantes (fecais). Nos rios de jusante destes, houve uma tendência, em praticamente todos os períodos estudados, de elevação dos valores no sentido de montante a jusante. Este aumento ocorreu especialmente na turbidez e nos coliformes, no caso destes últimos, ultrapassando dezenas de vezes o determinado na resolução CONAMA 357/2005, para águas de classe 3, a menos restritiva para águas destinadas ao tratamento para consumo humano. A análise da aplicação do IQA NSF-CETESB permitiu verificar que este índice de qualidade da água foi pouco restritivo, pois mostrou qualidade boa ou regular para ambientes com qualidade comprovadamente comprometida por despejos de efluentes sanitários. Isto ocorreu pricipalmente em função do significado dos coliformes termotolerantes na composição final do referido índice. Outro fator de baixa restritividade verificado no IQA NSF-CETESB foi o fósforo total, em função de suas concentrações praticamente não terem influenciado no resultado do IQA, ou seja, o referido índice apresentou uma sensibilidade muito baixa às concentrações de fósforo total. A nova adequação do IQA, produzida pelo presente trabalho, e denominada IQA NSF-COLI 25, trouxe como resultado: (1) as alterações dadas pelas novas curvas de sub-índices de coliformes termotolerantes e fósforo total; (2) alterações pela incorporação de uma curva de sub-índices de clorofila-a e; (3) alterações pela revisão dos pesos concedidos, em função da atual importância de cada uma das variáveis componentes do índice. Desta forma, trouxe um avanço a síntese de resultados por IQAs. Estes avanços foram constatados pela verificação do aumento das correlações dos resultados de classificação da qualidade da água (que cresceram de 73 à 85 porcento) por IQA e pela Resolução Conoma 357/2005. / The use of indices is increasingly relevant in various segments of human activities, requiring further adaptations to the intended uses, in order to synthetize and indicate the characteristics and situations essential to planning and decision making. One of the most widely used indices in water resources was, and still is, the WQI of the National Sanitation Foundation, created in the United States and adopted by CETESB (Environmental Company of the State of São Paulo) and by ANA (National Water Agency) in Brazil. However, the methodology behind it must be further adapted to Brazilian conditions. As a way of assessing the suitability of this WQI to a specific situation, besides verifying the need for new changes, in this thesis environments were chosen with characteristics that would enable obtaining data and be favorable to the perception of different water quality situations. These environments include good quality water, intermediate situations and bad quality, mainly due to pollution by the discharge of sanitary sewage. The essential objective of this work was to adapt the WQI NSF-CETESB (which is an already adapted version of WQI NSF) based on focused limnological studies, especially in the reservoirs of the Sistema Salto de Hidrelétricas (Salto Hydropower Plants System) (RS), rivers downstream and, complemented by data from other environments, such as the Guaiba Lake (RS) and rivers and reservoirs in the State of São Paulo. In the limnological study of the Salto System, it could be seen that the reservoirs generally present good quality, highly transparent water, with nutrient contents characteristic of oligotrophic environments, and low concentrations of thermotolerant (fecal) coliforms. In the rivers downstream from them, there was a tendency, in practically all the periods studied, for a rise in values from upstream to downstream. This increase occurred especially in turbidity and coliforms. In the case of the latter, they often surpassed dozens of times what was determined in Conama Resolution 357/2005 for class 3 waters, the least restrictive for water to be treated for human consumption. The analysis of the application of WQI NSF-CETESB allowed verifying that this water quality index was not very restrictive, since it showed good or fair quality for environments that had been proven to be compromised by sanitary effluent discharges. This occurred mainly because of the significance of the thermotolerant coliforms in the final composition of the aforementioned index. Another factor of low restrictiveness found in WQI NSF-CETESB was the local phosphorus, because its concentrations practically did not influence the results of the WQI, ie, the aforementioned index presented a very low sensitivity to the concentrations of total phosphorus. The new adaptation of WQI produced by this work, and called WQI NSF-COLI 25, had the following result: (1) changes given by the new curves of subindices of thermotolerant coliforms and total phosphorus; (2) changes due to the incorporation of a curve of subindices of chlorophyll-a, and; (3) changes due to the review of the weights given, because of the current importance of each of the variables which are components of the index. In this way, the synthesis of results by WQIs brought an advance. These advances were found by looking at the increased correlations of the results of water quality classification by WQI and by Conama Resolution 357/2005, which grew from 73 to 85 percent.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-03-30Bitstream added on 2014-06-13T21:02:01Z : No. of bitstreams: 1 dias_mff_dr_arafcf.pdf: 650990 bytes, checksum: e8387e9814bf01f763121fa48d5fdae2 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / O uso da contagem de heterotróficos em placa (CHP) como um parâmetro de qualidade para águas minerais engarrafadas ainda requer atenção e a variação quantitativa das bactérias durante a estocagem dessas águas precisa ser melhor entendida. Além disso, a hipótese da água mineral representar uma fonte de bactérias resistentes a antibióticos, dada a possibilidade de transmissão direta aos humanos, é preocupante. Este trabalho foi dividido em três capítulos; no primeiro capítulo temos uma introdução geral e revisão de literatura e no segundo e terceiro capítulos apresentamos os artigos resultantes das pesquisas realizadas. No segundo capítulo nosso trabalho teve como objetivo detectar variações quantitativas na CHP e na presença de microrganismos indicadores durante o período de validade de águas minerais brasileiras. Nenhuma variação foi detectada na presença de microrganismos indicadores (E. coli, coliformes totais, P. aeruginosa e enterococos), mas variações na CHP foram observadas em algumas marcas, o que sugere que a qualidade dessas águas podem estar sofrendo alterações. Embora nenhum limite seja estabelecido para CHP em água mineral, este estudo se baseou no limite de 500 unidades formadoras de colônias por mL de amostra (UFC/mL) e setenta e duas garrafas (22,22%) apresentaram níveis acima deste limite com valores de até 560.000 UFC/mL. Este estudo mostrou que o controle da CHP (<500 UFC/mL) em embalagem não retornável parece ser adequado para garantir a qualidade da água mineral durante o armazenamento. Os elevados valores de CHP e suas variações detectadas durante o armazenamento parecem justificar a necessidade de uma reavaliação do uso da CHP na gestão da qualidade da água mineral. Além disso, estudos mais detalhados sobre o risco... / The use of heterotrophic plate count (HPC) as a quality parameter for bottled mineral water still requires attention and the variation of the bacteria during storage of these waters must be better understood. Furthermore the hypothesis that bottled mineral waters may represent a source of antibiotic resistant bacteria, given the possibility of direct transmission of bacteria to humans is worrying. This work was divided into three chapters, the first chapter we have a general introduction and review of literature and the second and third chapters present the articles. In the second chapter of our work aimed to detect quantitative variations in the HPC and in the presence of indicator microorganisms during their shelf life of Brazilian mineral water. No variations were identified in the presence of indicator microorganisms (E. coli, coliformes totais, P. aeruginosa and enterococos), but variations in HPC were observed in some brands, which suggests that changes may be occurring in the water quality during storage. Although no limit is set for HPC in mineral water, this study relies on the limit of 500 colonyBforming units per mL of sample (CFU/mL) and seventyBtwo bottles presented levels above this limit and up to 560,000 CFU/mL. This study showed that the control of HPC (< 500 CFU/mL) for nonBreturnable packaging seems to be adequate to ensure the quality of mineral water during storage. The high values of HPC and the variations detected during storage seem to fully justify the need for a reevaluation of the use of HPC in bottled mineral water quality management. Furthermore, more detailed studies... (Complete abstract click electronic access below)

Determina la calidad del agua de uso agrícola en la cuenca media del río Jequetepeque, Perú. Se ubicaron seis estaciones de muestreo estación de muestreo (puente Kuntur Wasi, sector La Mónica, sector La Capilla, cacerío Yatahual, cacerío El Pongo y puente Yonan) en de la cuenca media del río Jequetepeque, de diciembre del 2018 a mayo del 2019, se evaluó parámetros físico-químicos (APHA, 2012) y bacteriológicos (NMP/100ml) y se determinó el índice RAS. Encontrándose que el agua de la zona de estudio puede usarse sin restricciones para los diferentes cultivos de la zona de estudio, no superó los Estándares de Calidad de Agua, D.S. N°004-2017-MINAM, según la categoría 3: riego de vegetales y bebida de animales, y D1: riego de vegetales. La calidad bacteriológica, en la cuenca media del río Jequetepeque es alterada moderadamente por las aportaciones o vertimientos de origen doméstico. Es importante indicar que los valores promedios de coliformes termotolerantes, superaron los estándares de calidad ambiental (1000 NMP/100 ml). El índice de RAS se encontró valores menores a 3, lo cual no es limitante para la actividad agrícola. Es de gran importancia realizar estudios de calidad de agua en las cuencas hidrográficas del país, en especial, la determinación de la calidad del agua para el riego por el potencial efecto sobre la salud humana y en los ecosistemas. / Tesis