Química Inorgánica

Acerca del Área

El Área Química Inorgánica desarrolla investigación orientada al estudio de sistemas inorgánicos y sus aplicaciones en diversos contextos científicos y tecnológicos. A través de diversos enfoques, el área busca comprender cómo la estructura y las propiedades de los compuestos inorgánicos determinan su comportamiento químico y sus posibles aplicaciones en campos como el desarrollo de nuevos fármacos, nuevos materiales, la energía y el ambiente. En este marco, se investigan tanto compuestos moleculares como materiales híbridos y nanoestructurados, incluyendo sistemas capaces de interactuar con biomoléculas, reconocer especies químicas o capturar contaminantes. Sus actividades se organizan en tres ejes principales.
Uno de estos ejes se centra en el diseño y estudio de nuevos compuestos y materiales inorgánicos. En este marco se desarrollan compuestos de coordinación monoméricos, sistemas polinucleares y materiales basados en iones de transición o de transición interna con propiedades ópticas, magnéticas o catalíticas de interés. Parte de estas investigaciones se orienta al desarrollo de materiales funcionales como imanes moleculares, estructuras porosas o contenedores moleculares capaces de reconocer e interactuar selectivamente con distintas moléculas. Asimismo, se desarrollan sistemas supramoleculares obtenidos mediante técnicas de impresión molecular y materiales compósitos con potencial aplicación en reconocimiento químico, sensores, procesos de separación y sistemas de liberación controlada de moléculas bioactivas.
Un segundo eje corresponde a la Química Bioinorgánica, donde se investigan compuestos metálicos con potencial actividad antitumoral, antimicrobiana, antiparasitaria y antiviral, así como moléculas orientadas al tratamiento de enfermedades neurodegenerativas. Estos estudios incluyen el diseño, obtención y caracterización de potenciales agentes bioactivos, así como su evaluación en distintos modelos biológicos y estudios de los modos de acción. Además, se exploran estrategias de nanoformulación y sistemas de liberación basados en nanomateriales con el objetivo de mejorar la estabilidad, biodisponibilidad y direccionamiento de compuestos metálicos bioactivos.
Un tercer eje se vincula con la química ambiental y el análisis de sistemas naturales, donde se estudia la presencia, el comportamiento y la especiación química de elementos en distintos entornos. Estas investigaciones incluyen el monitoreo de metales en aguas naturales y el desarrollo de materiales capaces de capturar, transformar o degradar contaminantes, incluyendo compuestos orgánicos persistentes y contaminantes emergentes como colorantes u otros compuestos de interés ambiental. Asimismo, se investigan materiales con potencial aplicación en procesos de remediación ambiental.
Las investigaciones del área combinan enfoques experimentales y teóricos que incluyen síntesis química, caracterización estructural mediante difracción de rayos X, espectroscopía y estudios fisicoquímicos en solución y estado sólido. Asimismo, se emplean herramientas de química computacional, modelado molecular y estudios de especiación química para comprender el comportamiento de los sistemas en diferentes condiciones y orientar el diseño racional de nuevas moléculas y materiales. Este enfoque integral permite abordar problemas desde distintas escalas, incluyendo el desarrollo de sistemas nanoestructurados con aplicaciones en biomedicina, materiales funcionales y remediación ambiental. El área mantiene colaboraciones activas con grupos de investigación nacionales e internacionales y contribuye a la formación de recursos humanos mediante la participación de estudiantes de grado y posgrado en proyectos de investigación.

Investigación

Líneas

Determinación de estructura cristalina y análisis de parámetros estructurales como potenciales descriptores de propiedades de interés.
Responsable: Natalia Alvarez
En el marco de esta temática se trabaja en la caracterización estructural mediante rayos X de monocristal de pequeñas moléculas y cómo ésta se relaciona con la aplicación buscada. Se destaca en particular el estudio de la relación de parámetros estructurales de compuestos biológicamente activos (orgánicos e inorgánicos) con parámetros fisicoquímicos de interés (como la lipofilia y solubilidad) y con la unión a blancos de acción específicos (ADN, enzimas y membranas). Por otra parte, se colabora con grupos en el área de desarrollo de materiales en la búsqueda de relaciones entre los parámetros estructurales con la aplicación de los mismos.
Desarrollo de nuevos compuestos de coordinación con actividad antitumoral.

Responsable Dra. Gianella Facchin

esta línea comprende el diseño, la síntesis y la caracterización química y biológica de complejos de coordinación que presentan marcada actividad citotóxica en la búsqueda de nuevos agentes para el tratamiento del cáncer.

Búsqueda de soluciones bio-inorgánicas a problemas ambientales
Responsable Dra. Gianella Facchin
Desarrollo de materiales o metodologías para la remediación
de cuerpos de agua con alto contenido de fósforo o arsénico.
Ensamblajes polinucleares conteniendo iones lantánidos.

Responsable: Julia Torres

Descripción: Dentro del diseño racional de nuevos MOFs para su aplicación en almacenamiento de hidrógeno, catálisis o como materiales de interés óptico o magnético, el trabajo centra la investigación en los compuestos de coordinación homo y heteropolinucleares conteniendo iones lantánidos. Se diseñan y preparan nuevos materiales conteniendo iones lantánidos y ligandos policarboxílicos. Una vez caracterizados estructuralmente, se ensayan sus posibles aplicaciones.

Contenedores moleculares

Responsable: Carolina Mendoza y Carlos Kremer

Descripción: Esta línea de investigación explota la capacidad de ligandos flexibles politópicos de generar contenedores moleculares. Se trabaja en la síntesis y caracterización de nuevos sistemas polinucleares de metales de transición d (fundamentalmente Cu2+, Mn2+, Ni2+), con ligandos aminopolicarboxílicos, como el ácido nitrilotriacético, nitrilotripropiónico y otros estructuralmente similares. También se explora el uso de complejos con derivados de amonio cuaternario obtenidos a partir de los ácidos carboxílicos anteriores. Los compuestos obtenidos y caracterizados son luego estudiados en su capacidad de actuar como receptores e intercambiadores de moléculas pequeñas.

Magnetismo molecular

Responsable: Raúl Chiozzone, Ricardo González y Alicia Cuevas

Descripción: Dentro de esta línea se incluye la síntesis y caracterización de nuevos complejos polinucleares homo y heterometálicos, para el estudio de sus propiedades magnéticas. Mediante la selección adecuada de los iones metálicos paramagnéticos y los ligandos puente se pueden obtener compuestos de una gran diversidad estructural, en la búsqueda de imanes moleculares. En particular, los compuestos más estudiados hasta el momento han sido complejos de Re(IV), Re(II), Mn(II), Fe(II), Fe(III), Co(II), Ni(II), Cu(II) e iones lantánidos.

Reconocimiento molecular

Responsable: Carlos Kremer

Descripción: El grupo trabaja en el estudio de la química de coordinación de los myoinositolfosfatos(InsP). Se realiza un estudio sistemático, en solución y al estado sólido, de las especies mixtas InsP6-poliaminas aromáticas, en presencia y ausencia de iones polivalentes (Mg²⁺, Mn²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺, Fe³⁺). Además se trabaja en el diseño de quimiosensores selectivos de InsP6 por impresión molecular.

Monitoreo de elementos traza en aguas naturales de Uruguay

Responsables: Eduardo Kremer y Julia Torres

Descripción: Se analiza la presencia y especiación química de metales como W y Mo en aguas superficiales y subterráneas del Uruguay. Para ello se realiza un monitoreo de los elementos y se modela su comportamiento en las condiciones halladas (especies químicas presentes, interacciones con otras especies disueltas) en base a la determinación previa de constantes termodinámicas de interacción. Se incluye un análisis multivariante con respecto a otros parámetros determinados (pH, dureza, cloruro, nitrato, etc.) en las distintas fuentes de agua, con el mapeo de los resultados obtenidos.

Química Inorgánica Computacional

Responsable: Nicolás Veiga

Descripción: Esta línea tiene como objetivo la evaluación computacional de la relación estructura-propiedades fisicoquímicas-actividad biológica en compuestos orgánicos y complejos de coordinación metálicos. Las tareas realizadas incluyen el análisis computacional de diversas propiedades moleculares, termodinámicas y cinéticas en sistemas orgánicos e inorgánicos de diversa naturaleza, y la interacción de las moléculas en estudio con estructuras objetivo en sistemas biológicos mediante Docking molecular, Dinámica molecular y cálculos de estructura electrónica. En el marco de esta línea se trabaja actualmente en colaboración con investigadores del ámbito nacional e internacional

Impresión molecular

Responsable: Nicolás Veiga

El objetivo principal de esta línea es la obtención de matrices poliméricas que posean cavidades con funciones específicas. Actualmente se está trabajando en la preparación de tres tipos de polímeros: i) fases capaces de liberar controladamente fitato, un agente antitumoral de amplio espectro, en condiciones gastrointestinales para tratar tumores a nivel del tracto digestivo, ii) sensores ópticos poliméricos capaces de detectar y cuantificar aniones de relevancia biológica, ambiental y tecnológica, y iii) matrices sólidas con capacidad catalítica oxidativa, las que aceleran la degradación de contaminantes en agua.

Análisis estadístico en investigación didáctica

Responsable: Nicolás Veiga

Esta línea de investigación se enfoca en la aplicación de modelos estadísticos al análisis de datos derivados de investigaciones didácticas. Mediante el empleo de herramientas estadísticas descriptivas e inferenciales, se ha logrado evaluar las asociaciones entre variables descriptoras de los estudiantes (edad, género, nivel académico previo, etc.) y de la intervención realizada (uso de nuevos materiales interactivos, acceso al foro web del curso, etc.), y cuantificar el impacto de la intervención en la variable de interés, como la desvinculación estudiantil o el desempeño académico final.

Síntesis y estudio de aplicaciones de nanopartículas inorgánicas

Responsable: Raúl Chiozzone y Alicia Cuevas

Descripción: En esta línea se llevan a cabo actividades en la búsqueda de vías alternativas para la obtención de nanopartículas inorgánicas, en especial de metales nobles y de óxidos metálicos, su caracterización fisicoquímica y el estudio de sus posibles aplicaciones, por ejemplo en el campo farmacéutico, en colaboración con el Departamento de Bioquímica Clínica de la Facultad de Química.

Química Inorgánica Medicinal: desarrollo de potenciales fármacos inorgánicos

Responsable: Dinorah Gambino y Lucía Otero

Descripción: Esta línea incluye la aplicación de herramientas de la química de coordinación a la síntesis de nuevos compuestos metálicos biológicamente activos, la caracterización fisicoquímica y estructural de los mismos en estado sólido y en solución, el estudio de propiedades fisicoquímicas de interés, la determinación de su actividad biológica y estudios de elucidación de su probable mecanismo de acción (producción de radicales libres, inhibición de enzimas específicas, interacción con biomoléculas, particularmente ADN y proteínas). Actualmente incluye los siguientes tópicos:

– Potenciales agentes terapéuticos para enfermedades parasitarias: enfermedad de Chagas (Tripanosomiasis Americana), Tripanosomiasis Africana y Leishmaniasis.

– Química Bioorganometálica: desarrollo de compuestos organometálicos como potenciales fármacos.

– Compuestos metálicos de ligandos mixtos con ligandos poseedores de capacidad intercalante del ADN, potencialmente tóxicos contra parásitos tripanosomátidos y/o células tumorales.

– Compuestos de vanadio con potencialidad biológica.

– Compuestos metálicos con potencial actividad antituberculosa.

NPs de alta performance

Los compuestos nanoparticulados están de moda hace algunos años. Esta línea de Investigación se
ocupa de preparar y estudiar las propiedades de compuestos nanoparticulados inorgánicos, con
propiedades antimicrobianas, conocidos comúnmente como nanopartículas inorgánicas, NPs. Las
mismas presentan las propiedades químicas intrínsecas de los compuestos que las componen, y suman a
otras que surgen del tamaño nanométrico. Esto genera una sinergia entre ambas que termina
ocasionando en estos materiales más y mejores propiedades, que las sumadas por las originarias del
material y el pequeño tamaño. En particular este grupo estudia dos sistemas bien distintos pero con
puntos en común:
1) NPs como aditivos preservantes y retardantes de llama para maderas
2) NPs como aditivos conservantes en formulaciones cosméticas
Igualmente estas NPs pueden eventualmente tener otros usos bien diferentes. La química de los
compuestos nanoparticulados es un área en constante desarrollo que llegó para quedarse quedando
muchísimo por conocer e investigar.

Responsable: Livia Arizaga

Estudio del contenido de elementos esenciales y tóxicos, fundamentalmente metales en semillas de trigo y soja y su correlación con los ensayos de calidad