Ciencias Exactas y Ciencias de la Salud
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11285/551039
Pertenecen a esta colección Tesis y Trabajos de grado de las Maestrías correspondientes a las Escuelas de Ingeniería y Ciencias así como a Medicina y Ciencias de la Salud.
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- Immunoaffinity aqueous two-phase systems to establish novel bioprocesses for the primary recovery of CD133+ stem cells(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2018-05-25) Ornelas González, Alonso; Rito Palomares, Marco Antonio; Zavala Arcos, Judith; González González, Mirna Alejandra; Rito Palomares, Marco Antonio; Zavala Arcos, Judith; González González, Mirna AlejandraA short processing time and efficient scale-up stem cell isolation bioprocess is essential to exploit the potential of these cells for the treatment of multiple chronic diseases. Various methodologies have been used for stem cell recovery, however, most of them present economical and/or time-consuming drawbacks. In this work, the characterization and optimization of immunoaffinity aqueous two-phase systems, a liquid-liquid based separation technology enhanced with the PEGylation of the antibody, was conducted with the aim of increasing the specificity for the recovery of CD133+ stem cells from human umbilical cord blood samples. The methodology consisted in evaluating the partitioning of the different PEGylated antibodies (amine, carboxyl, thiol, succinimidyl ester, methoxy PEG and maleimide) in three previously studied aqueous two-phase systems (ATPS); PEG-dextran (DEX), Ucon-DEX and Ficoll-DEX. Subsequently, an optimization step was accomplished to manipulate the partition behavior of the CD133/2-pure antibody to the desired phase in the selected systems by varying (increasing and decreasing) two parameters closely related with the partitioning of molecules in aqueous two-phase systems; tie-line length (TLL) and volume ratio (VR). Afterwards, the partitioning behavior of the six different PEGylated antibodies in the optimized systems was tested. According to the results, the PEGylation of the CD133/2-biotin antibody induced a favorable change with respect to the non-PEGylated one when Ucon-DEX system was used, fractionating it to both phases. Likewise, the optimization of the systems showed to be effective to induce a change in the partition preference of the antibody. The best results were obtained when Ucon-DEX or PEG-DEX systems with TLL 15% w/w or 20% w/w with VR 3 were combined. Finally, PEGylated antibodies were added to the selected optimized systems. Even though a shift in the fractionation preference of the PEGylated CD133/2-biotin antibody was achieved in the optimized systems, it was not the adequate partition to justify the evaluation of this immunoaffinity ATPS with human umbilical cord samples. Both PEGylation and optimization showed to be effective to induce a change in the partition preference of the antibody, however, further studies are required to find the optimal system composition that will fractionate 100% of the antibody to the contaminants opposite phase, making this system an ideal candidate to be tested for the selectivity of CD133+ stem cells.
- Aplicación de Técnicas de Extracción No Convencionales para la Recuperación de Metales Pesados de Soluciones: Uso de ATPS y Sistema de Geles con Base en Pectina y Quitosan(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2015-08-17) Valdéz Beltrán, Alejandro; Rito Palomares, Marco Antonio; Arévalo Niño, Kativshka; Lozano García, Francisco José; ITESMEn este trabajo se presenta la aplicación de dos técnicas de recuperación no convencionales para la extracción de metales pesados de soluciones: un sistema de dos fases acuosas y un sistema gel-acuosa con base en pectina y quitosan. Además, se realizó una comparación de ambas técnicas desde el punto de vista operacional para obtener futuras aplicaciones. Dentro de los sistemas de dos fases acuosas, se agregaron sales halógenas como yoduro (NH4I), bromuro (NH4Br) y cloruro de amonio (NH4C1) con el fin de propiciar la partición hacia una de las fases. Por otro lado, se realizó variaciones en las concentraciones molales (0.1, 0.3 y 0.5) de las sales halógenas para observar el efecto de partición y rendimiento dentro de cada sistema. Se encontró que Únicamente la combinación de cobre con yodo produce un incremento significativo en la partición del metal hacia la fase rica en polietilénglicol (PEG). Para níquel y zinc, las tendencias presentaron una mayor afinidad hacia la fase de fosfatos y en algunos casos independencias con respecto a la adición de sales halógenas. Con respecto a los sistemas gel- acuoso, se realizaron variaciones de pH (3, 4.5 y 6) y temperatura (20 y 35 �C) en todos los sistemas evaluados. Tomando como referencia los sistemas de dos fases acuosas, la cantidad de metal dentro de cada experimento se mantuvo constante. Dentro de los resultados para estos sistemas, se obtuvo una buena recuperación de metales dentro de la fase gel siguiendo el siguiente orden: Pb y Cu�Zn >Ni. Además, se observó un cambio tanto en la partición como en rendimientos con respecto a los incrementos de temperatura y pH. Por otro lado, se identificó una significativa disminución de las capacidades de remoción dentro de los sistemas a pH igual a 6, producto del cambio en la rigidez y aspecto físico del gel. De acuerdo a la comparación de ambas técnicas, se obtuvo un menor costo para los sistemas de fases acuosas y una mayor tolerancia a cambios drásticos de pH y temperatura en comparación con los sistemas de geles. Por otro lado, los sistemas de dos fases acuosas presentan aplicación solamente a ciertas combinaciones de metales, mientras que para geles los resultados muestran excelente capacidad para remover todos los metales evaluados.
- Evaluación de Estrategias para Facilitar el Escalamiento de un Proceso Prototipo para la Recuperación y Purificación de Ficocianica a partir de Spirulina maxima-Edición Única(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2003-05-01) Escobar Chanona, Gerardo; Rito Palomares, Marco Antonio; Hernández Brenes, Carmen; Serna Saldívar, Sergio; ITESM; Viramontes Brown, FedericoLa ficocianina es un pigmento proteico del aparato fotosintético producido por la cianobacteria Spirulina máxima, el cual es de precio elevado si se logra purificar al grado analítico de pureza. El grupo de bioseparaciones del ITESM Campus Monterrey ha logrado diseñar una metodología de recuperación y purificación de ficocianina de pureza grado analítico. Sin embargo, el proceso necesita ser modificado para poder escalarse y volverse comercialmente atractivo. En la presente tesis se trabajó sobre dos conjuntos de operaciones unitarias para diseñar una estrategia de escalamiento del proceso prototipo a nivel laboratorio. En primer lugar, se detectó que la precipitación fraccionada era una etapa que consumía tiempo que no era de fácil operación por lo que se plantearon 3 alternativas diferentes como posibles sustitutos de dicha etapa de purificación. Se evaluó la pureza obtenida con cada una de las metodologías y se concluyó que no eran las adecuadas para sustituir a la precipitación ya que ninguna tuvo un valor de pureza cercano al obtenido en el proceso prototipo. Al evaluar de manera cualitativa utilizando un gel de poliacrilamida se observa que las etapas propuestas no remueven moléculas que probablemente pertenezcan al grupo de las aloficocianinas y ficobilinas de unión, lo cual ocasiona que no se obtenga la pureza deseada. Se evaluó la factibilidad de utilizar un sistema de dos fases acuosas (aparte de los dos existentes) como operación de purificación, obteniendo un resultado negativo para las condiciones fijadas en el proceso prototipo a nivel de laboratorio. El otro conjunto de operaciones evaluado fue el de las etapas de recuperación con sistemas de dos fases acuosas. Se evaluaron parámetros como la eficiencia de formación de fases, pureza, relación geométrica altura-diámetro para ambas etapas de recuperación. El mejor desempeño en cuanto a eficiencia de formación de fases se obtuvo con el separador con una relación geométrica altura-diámetro de 0.20 para ambas etapas de recuperación. Se evaluó el comportamiento cinético de formación de fases en separadores con mayores dimensiones de manera que se conservara el mismo cociente de 0.20 y no se observó un comportamiento similar ya que el área superficial variaba por lo que este parámetro debe tomarse en consideración para diseñar la estrategia de escalamiento. Por último se pudo relacionar la mayor eficiencia relativa de formación de fases con la mayor pureza en el separador con L/D de 0.20, observándose en ambas etapas que el tiempo en que se logra la mayor eficiencia relativa en general es el mismo en donde se obtiene la mayor pureza.
- Evaluación de la Ruptura Celular de Spirulina maxima en un Sistema de Fermentación Modificado para la Recuperación de C-Ficocianina-Edición Única(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2002-12-01) Cisneros Ruiz, Mayra; Rito Palomares, Marco Antonio; Treviño Arjona, Belzahet T; Serna Saldívar, Sergio O.; ITESM; Viramontes Brown, FedericoEn esta investigación se evaluó la eficiencia de la ruptura celular de Spirulina máxima para la liberación de C-Ficocianina en un sistema de fermentación modificado, el cual se diseñó para simular el proceso realizado en un molino de perlas. Para evaluar la ruptura celular en el sistema propuesto, se diseñó una estrategia experimental basada en la manipulación del diámetro de las perlas de vidrio (0.8-5 mm de diámetro), la velocidad de agitación (800 - 1,500 rpm), la capacidad de llenado (12 - 38 % v/v), la concentración celular (2-1 2 g/L), la concentración de cloruro de calcio (empleado como agente osmótico en el rango de 10-20 g/L) y la naturaleza del medio de fermentación. De los resultados obtenidos se observó que la ruptura celular de Spirulina máxima, realizada en sistema de fermentación modificado, sigue un mecanismo similar al reportado para el molino de perlas convencional. Se concluyó que al disminuir el diámetro de las perlas de vidrio el porcentaje de ruptura celular aumenta, así mismo que la pureza de la CFicocianina liberada está influenciada por la velocidad de agitación y el nivel de llenado. El aumento en la concentración de cloruro de calcio no reflejó un aumento en la pureza de la proteína liberada. Las condiciones de operación con las cuales se obtuvieron los mejores resultados de ruptura celular y de liberación de C-Ficocianina fueron: una velocidad de agitación de 1,500 rpm, un nivel de llenado del 38 % (v/v), una concentración de cloruro de calcio de 10 g/L y una concentración celular de 2 g/L. Se observó que el realizar la ruptura celular en presencia del caldo de fermentación provoca una disminución en la pureza de la proteína liberada. El sistema propuesto, resultó ser una alternativa interesante para la potencial integración de las etapas de fermentación y ruptura celular
- Aplicación de sistemas de dos fases acuosas PEG/fosfato para la producción y recuperación primaria de xilanasa de Trichoderma harzianum Rifai(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2001-12-01) Hernández Pérez, Verónica; HERNANDEZ PEREZ, VERONICA; 42862; Rito Palomares, Marco Antonio; Viramontes Brown, Federico; Serna Saldivar, Sergio O.; Rojas de Gante, Cecilia; Programa de Graduados en Agricultura Centro de Biotecnología; División de Agricultura y Tecnología de Alimentos; Campus MonterreySe evaluó la posibilidad de producir xilanasa de Trichoderma harzianum Rifai y recuperarla utilizando sistemas de dos fases acuosas PEG/fosfato, a fin de identificar condiciones de proceso, en las cuales la enzima y la biomasa se concentrarán en fases opuestas, la influencia de los parámetros del sistema (ej. TLL y peso molecular del polímero) sobre la partición de los solutos (enzima y biomasa) fue evaluada. Se utilizó un medio de cultivo rico en xilanos para la producción de la xilanasa. Se seleccionaron sistemas polietilenglicol PEG/fosfato caracterizados por peso molecular de PEG de 1000, 1450, 3350 y 8000 g/gmol. Se observó que el incremento de TLL (23.0% hasta 55.0% p/p) en sistemas PEG/fosfato aumenta el coeficiente de partición de xilanasa tanto en sistemas "modelo" (caracterizados por la sola presencia de xilanasa purificada) como en sistemas experimentales (elaborados con caldo de fermentación). Se obtuvo también que al aumentar el peso molecular del polímero (PEG) empleado en la elaboración de los sistemas, se incrementó el coeficiente de partición. Por otra parte se observó que en los sistemas construidos con PEG 1000/fosfato y PEG 1450/fosfato la biomasa mostró una tendencia a acumularse en la fase superior, en tanto que en los sistemas construidos con PEG 3350/fosfato y PEG 8000/fosfato la biomasa se concentró en la interfase y en la fase inferior. Basándose en la estrategia propuesta de la evaluación de los parámetros de sistema, los resultados experimentales indican que variando la TLL y el peso molecular del polímero, el sistema PEG/fosfato con una concentración de 15.1 % (p/p) fosfato y 22.0 % PEG 8000 a pH=7.0 presentó un mejor comportamiento de partición de xilanasa, aunado a esto, la biomasa se concentró en la interfase y en la fase inferior, hecho que favorece el éxito del proceso de extracción. El conocimiento de los parámetros que pueden afectar el sistema, tales como la longitud de la TLL, y el peso molecular del polímero, permitieron elaborar estrategias para el desarrollo de un proceso de extracción y purificación de xilanasa con potencial implementación en un sistema integrado de recuperación primaria. Los mejores resultados derivados de esta investigación son potencialmente útiles para su posterior integración en procesos de purificación de xilanasa, permitiendo la reducción en el número de etapas del proceso, lo que se traduciría en un importante desarrollo tecnológico debido a la gran importancia biotecnológica de esta enzima.