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    Analysis of Ag(I) biocide in water samples using anodic stripping voltammetry with a boron-doped diamond disk electrode
    (2018-05-14) Espinoza-Montero, Patricio Javier; Espinoza Montero, Patricio Javier
    The electroanalytical performance of a new commercial borondoped diamond disk and a traditional nanocrystalline thin-film electrode were compared for the anodic stripping voltammetric determination of Ag(I). The diamond disk electrode is more flexible than the planar film as the former is compatible with most electrochemical cell designs including those incorporating magnetic stirring. Additionally, mechanical polishing and surface cleaning are simpler to execute. Differential pulse anodic stripping voltammetry (DPASV) was used to detect Ag(I) in standard solutions after optimization of the deposition potential, deposition time and scan rate. The optimized conditions were used to determine the concentration of Ag(I) in a NASA simulated potable water sample and a NIST standard reference solution. The electrochemical results were validated by ICP-OES measurements of the same solutions. The detection figures of merit for the disk electrode were as good or superior to those for the thin-film electrode. Detection limits were ≤5 μgL −1 (S/N = 3) for a 120 s deposition period, and response variabilities were <5% RSD. The polished disk electrode presented a more limited linear dynamic range presumably because of the reduced surface area available for metal phase formation. The concentrations of Ag(I) in the two water samples, as determined by DPASV, were in good agreement with the concentrations determined by ICP-OES.
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    Applicability of goethite/reduced graphene oxide nanocomposites to remove lead from wastewater
    (2019-11-07) Espinoza-Montero, Patricio Javier; Espinoza Montero, Patricio Javier
    Lead ion in drinking water is one of the most dangerous metals. It affects several systems, such as the nervous, gastrointestinal, reproductive, renal, and cardiovascular systems. Adsorption process is used as a technology that can solve this problem through suitable composites. The adsorption of lead (Pb(II)) on graphene oxide (GO) and on two goethite (α-FeOOH)/reduced graphene oxide (rGO) composites (composite 1: 0.10 g GO: 22.22 g α-FeOOH and composite 2: 0.10 g GO: 5.56 g α-FeOOH), in aqueous medium, was studied. The GO was synthesized from a commercial pencil lead. Composites 1 and 2 were prepared from GO and ferrous sulfate. The GO and both composites were characterized by using scanning electron microscopy (SEM), scanning transmission electron microscopy (STEM), Raman spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and dynamic light scattering (DLS). The adsorption capacity of Pb(II) on the GO and both composites was evaluated through adsorption isotherms. Composite 1 presented a significant agglomeration of α-FeOOH nanorods on the reduced graphene oxide layers. Meanwhile, composite 2 exhibited a more uniform distribution of nanorods. The adsorption of Pb(II) on the three adsorbents fits the Langmuir isotherm, with an adsorption capacity of 277.78 mg/g for composite 2200 mg/g for GO and 138.89 mg/g for composite 1. Composite 2 emerged as a highly efficient alternative to purify water contaminated with Pb(II).
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    Características químicas y ecotoxicológicas, destino final en el medio ambiente y métodos de tratamiento aplicados a las aguas residuales que contienen carbamatos
    (PUCE - Quito, 2025) Basante Aguirre, Patricia Elizabeth; Espinoza Montero, Patricio Javier
    Los carbamatos constituyen una clase relevante de compuestos químicos ampliamente utilizados como pesticidas en la agricultura, bien conocidos por su eficacia en el control de plagas y su menor persistencia ambiental en comparación con otros grupos de plaguicidas organoclorados y organofasforados. Estos pesticidas, derivados del ácido carbámico presentan una estructura y propiedades químicas que favorece su solubilidad en agua y la movilidad en diferentes tipos de suelos, ocasionando su fácil propagación en suelo y agua. Sin embargo, en la actualidad, su uso indiscriminado ha generado gran preocupación debido a efectos adversos en la salud humana, animal y en el equilibrio de los ecosistemas ya que los carbamtos pueden transferirse a lo largo de la cadena alimentaria y así acumularse en organismos vivos. Entre los carbamatos más estudiados se encuentran el carbofurano, el carbaryl, la carbendazina y el aldicarb, cada uno de ellos con aplicaciones específicas y propiedades ecotoxicológicas que han dado lugar a restricciones y privaciones en varios países a nivel mundial. El carbofurano altamente reconocido por su alta toxicidad y capacidad para inhibir la enzima acetilcolinesterasa, ha sido prohibido en Europa y Canadá debido a grave impacto en la salud y medio ambiente. Asimismo, la persistencia de estos compuestos en el suelo, aguas residuales y la capacidad para desarrollar resistencia en organismos de plaga, han impulsado a la busqueda y comparación de métodos de tratamientos fisicoquímicos eficaces para su degradación y eliminación. Finalmente, la revisión de la literatura científica evidencia la necesidad de un enfoque a esta problemática que abarque la caracterización química y ecotoxicológica de los carbamatos, destino final en el medio ambiente y el desarrollo de métodos de tratamiento que permitan reducir su toxicidad y proteger los ecosistemas acuáticos y terrestres como también a la salud humana.
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    Correlación analítica-técnica entre ensayos de laboratorio de módulo resiliente y California bearing ratio de la mina Copeto
    (2020-01) Cando Tipan, Wilson Oswaldo; Espinoza-Montero, Patricio Javier; Fernández Martínez, Lenys Mercedes; Espinoza Montero, Patricio Javier
    Se reporta una correlación analítica-técnica entre ensayos de laboratorio de Módulo Resiliente y California Bearing Ratio, para un agregado que proviene de la mina de Copeto (Toachi – Santo Domingo de Los Tsáchilas-Ecuador), la cual arroja valores reales útiles en la optimización del material utilizado en proyectos viales, a través de la obtención del Módulo Resiliente. El estudio se sustenta en la cualificación de la mina, mediante ensayos fisicoquímicos, que permite conocer las características propias de los agregados, según las normas ASTM. Con el logro de una correlación entre el CBR y el Módulo Resiliente real de la mina en estudio, se tiene valores reales en el comportamiento de los materiales, que se van a usar en la estructura de la vía, lo que genera como resultado espesores de capas menores, que, al momento de la construcción reduce el tiempo de entrega, la cantidad de material y por consiguiente el costo final de la construcción de la vía.
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    Cuantificación de plomo en cerveza artesanal mediante voltametría de redisolución anódica con pulso diferencial sobre electrodo de diamante dopado con boro
    (2020-06) Espinoza Montero, Patricio Javier; Fernández Martínez, Lenys Mercedes; Espinoza Montero, Patricio Javier
    Se reporta el estudio del contenido de Pb(II) en seis marcas de cervezas artesanales de la ciudad de Quito-Ecuador, utilizando Voltametría de Redisolución Anódica con Pulso Diferencial (DPASV, por sus siglas en inglés), diamante dopado con boro (BDD, por sus siglas en inglés) como electrodo de trabajo y buffer de acetato como solución electrolítica. La caracterización del BDD se llevó a cabo mediante Microscopía Electrónica de Barrido (SEM, por sus siglas en inglés) y Voltamperometría Cíclica (VC). Los resultados por SEM mostraron que la superficie de electrodos de BDD es rugosa y granular, la cual presentó una baja corriente capacitiva y una respuesta electroquímica quasi-reversible frente al par redox Ferri/Ferrocianuro de potasio. El método se optimizó en un rango lineal entre 0,3-1,3 mg L-1, se obtuvo repetibilidad con un RSD del 4,56%, reproducibilidad del 9,19% y límite de detección de 0,020 mg L-1. Las cervezas analizadas fueron etiquetadas como A, B, C, D, E y F, preservando así la identidad de las marcas que participaron en el estudio. Las muestras de cerveza B, C, D y E cumplen con la normativa NTE INEN 2262 para Pb(II) con una concentración por debajo de su límite máximo permitido de 0,1 mg L-1; mientras las muestras A y F exceden del límite máximo permisible. El método se validó mediante la comparación de los resultados obtenido por DPASV y Espectroscopia de Absorción Atómica por Llama (FAAS, por sus siglas en inglés), donde pruebas t-student indican que no hay diferencia significativa para la determinación del Pb(II) entre los métodos. Se concluye que la técnica de DPASV es una alternativa efectiva para la determinación de Pb(II) en cervezas artesanales.
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    Cuantificación electroquímica de Mercurio (II) en medio acuoso sobre un microelectrodo de fibra de carbono modificado con nanopartículas de oro
    (2020-10) Espinoza Montero, Patricio Javier; Fernández Martínez, Lenys Mercedes; Espinoza Montero, Patricio Javier
    El mercurio es considerado un contaminante altamente peligroso debido a su elevada toxicidad y a su carácter acumulativo. Presenta varios efectos en la salud humana, tales como: trastornos del sistema nervioso, deterioro intelectual, problemas gastrointestinales y cáncer. El uso de técnicas electroquímicas es una alternativa para la cuantificación de mercurio a niveles traza, debido a su bajo costo y buena sensibilidad. En este trabajo de investigación se evaluó un microelectrodo de fibra de carbono modificado con nanopartículas de oro para la cuantificación de mercurio (II) en medio acuoso. Se realizó la modificación superficial de la fibra de carbono electrodepositando nanopartículas de oro, a un potencial de -0,1 V durante 100 s, y se utilizó microscopía electrónica de barrido y voltamperometría cíclica para confirmar la presencia de nanopartículas de oro. Se cuantificó el mercurio (II) mediante voltamperometría de redisolución anódica de pulso diferencial. Se obtuvo un rango lineal en la curva de calibración entre 50 - 100 µg L-1 de mercurio (II). Los límites de detección y de cuantificación obtenidos fueron de 38 y 46 µg L-1 respectivamente. La validación de la metodología se realizó mediante porcentaje de recuperación, obteniendo valores entre 94 y 104% y Desviación estándar relativa (RSD, por sus siglas en inglés) entre 3,6 y 4,7 %. El método propuesto muestra características útiles para su implementación en el monitoreo de contaminación por mercurio.
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    Cuantificación fotoelectroquímica de paracetamol en muestras de agua potable empleando un electrodo de diamante dopado con boro
    (PUCE - Quito, 2023) Salazar Andrade, Francisco David; Espinoza Montero, Patricio Javier
    El paracetamol es un contaminante emergente que ha sido identificado en varios cuerpos de agua a nivel mundial, es de origen antropogénico y sus efectos secundarios al ingerir microdosis de este fármaco no han sido reportados, sin embargo, su presencia en el medio ambiente puede causar potenciales daños. La implementación de un sensor de paracetamol con un electrodo de DDB permitirá la cuantificación de este analito a niveles traza al emplear junto con el electrodo técnicas electroquímicas de identificación como la cronoamperometría. La aplicación de métodos electroquímicos junto con la irradiación de luz visible mejora la señal de corriente producida por el analito contaminante en la muestra, permitiendo la cuantificación del contaminante de interés a niveles traza.
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    Degradación de Aroclor 1260 en muestras acuosas mediante fotocatálisis empleando TiO2 irradiado
    (PUCE - Quito, 2018) Maleza Toala, Lizeth Nicole; Espinoza Montero, Patricio Javier
    Los Policloruros de Bifenilo (PCBs) son conocidos por ser utilizados como fluidos dieléctricos en capacitores y transformadores. Son químicamente estables, elevadamente tóxicos (capaces de provocar trastornos neurológicos y varios tipos de cáncer), poseen una alta capacidad de transporte y persistencia en el medio ambiente. Por su gran estabilidad y toxicidad en medio acuoso, ha sido imposible remediar los PCBs con métodos clásicos de tratamiento de aguas, es por ello que, en este trabajo de investigación se propuso aplicar fotocatálisis (oxidación avanzada) empleando como fotocatalizador al dióxido de titanio (TiO2) irradiado previamente con diferentes dosis de irradiación por e-beam (0, 20 y 60 kGy). Para esto, se realizó un estudio de extracción del Aroclor 1260 contenido en el aceite de transformador a solución acuosa, usando como agentes de transferencia al PEG 400 y al Tritón X-100, de los cuales el Tritón X-100 presentó mejor resultado de recuperación. Una vez extraído el Aroclor 1260, se realizó el proceso de degradación fotocatalítica del Aroclor 1260 la misma que se realizó en presencia de luz ultravioleta (254 nm). La degradación se siguió mediante cromatografía de gases acoplado a un detector de captura de electrones (GC-ECD, por sus siglas en inglés). La mayor degradación de Aroclor 1260 se alcanzó con el TiO2 irradiado a 60 kGy, fue del 90 % luego de dos horas de exposición, con una constante de velocidad k= 0,8844 s-1. Finalmente, se concluye que el TiO2 irradiado con e-beam es una excelente alternativa para la degradación de este tipo de contaminantes orgánicos, además de ser efectiva es de bajo costo; según los resultados obtenidos este método puede ser considerado para futuras aplicaciones a escala piloto.
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    Degradación fotocatalítica de Aroclor 1254 utilizando dióxido de titanio irradiado con haz de electrones acelerados
    (2019) Espinoza Montero, Patricio Javier; Fernández Martínez, Lenys Mercedes; Espinoza Montero, Patricio Javier
    Los policloruros de bifenilo (PCB’s) son compuestos orgánicos que fueron usados en condensadores y transformadores eléctricos debido a sus propiedades aislantes y alta estabilidad química. Al prohibirse la fabricación y el uso de PCB’s, gran cantidad de estos equipos eléctricos quedaron obsoletos y enormes volúmenes de aceite dieléctrico con PCB’s se almacenaron como desecho peligroso a la espera de una alternativa para su eliminación. En este trabajo se reporta la transferencia de fase del Aroclor 1254, desde el aceite dieléctrico hacia fase acuosa, para su posterior degradación fotocatalítica. Se probaron dos agentes de transferencia de fase, Polietilenglicol 400 y Tritón X-100. El proceso fotocatalítico se llevó a cabo con TiO2 sin irradiar (0 kGy) e irradiado con haz de electrones a dosis de 20 y 60 kGy, se utilizó radiación ultravioleta como fuente de energía durante la fotodegradación. La degradación se siguió por cromatografía de gases y la mineralización se verificó mediante Carbono Orgánico Total (COT). La mayor eficiencia de transferencia de fase se logró con el Tritón X- 100, por lo que se utilizó este agente en los estudios posteriores. Los mejores resultados de degradación y mineralización del Aroclor 1254, se alcanzó con el TiO2 irradiado a 20 kGy, estos fueron de 98,36 % y 58,92 % respectivamente, luego de 240 min de fotooxidación. De esta manera esta tecnología se convierte en una alternativa viable para solucionar el problema de la contaminación por PCBs.
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    Degradation of Direct Blue 1 through Heterogeneous Photocatalysis with TiO2 Irradiated with E-Beam
    (2020-09) Espinoza Montero, Patricio Javier; Fernández Martínez, Lenys Mercedes; Espinoza Montero, Patricio Javier
    Most dyes used in the textile industry are chemically stable and poorly biodegradable, therefore, they are persistent in the environment and difficult to degrade by conventional methods. An alternative treatment for this kind of substance is heterogeneous photocatalysis using TiO2, so, in this work, it is proposed to degrade Direct Blue 1 (DB1) using microparticulate TiO2 irradiated with e-beam at three different doses: 5, 10 and 20 kGy (J/kg). The DB1 degradation was implemented in a batch reactor (DB1 initial concentration = 50 mg L−1, pH 2.5, TiO2 concentration = 200 mg L−1). We have demonstrated that the photocatalytic power of TiO2, when irradiated with e-beam (5, 10, 20 kGy), varies slightly, with minor effects on photodegradation performance. However, the dose of 10 kGy showed a slightly better result, according to the DB1 photodegradation rate constant. Adsorption process was not affected by irradiation; its isotherm was fitted to Freundlich’s mathematical model. The DB1 photodegradation rate constants, after one hour of treatment, were: 0.0661 and 0.0742 min−1 for irradiated (10 kGy) and nonirradiated TiO2, respectively. The degradation rate constant has an increase of 12.3% for irradiated TiO2. Finally, there was no evidence of mineralization in the degradation process after 60 min of treatment. According to the results, the irradiation of microparticulate TiO2 with e-beam (10 kGy) slightly improves the photodegradation rate constant of DB1.
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    Detection of Cd (II) and Pb (II) by anodic stripping voltammetry using glassy carbon electrodes modified with Ag-Hg and Ag-Bi bimetallic alloyed
    (2019) Espinoza Montero, Patricio Javier; Espinoza Montero, Patricio Javier
    Presentamos la evaluación de los electrodos de carbono vítreo (GC) modificados con películas de Nafion (Nf) y depósitos bimetálicos de aleaciones Ag-Hg y Ag-Bi. La mayoría de los bimetálicos depositados, con un tamaño promedio de aproximadamente 150 nm, se dispersaron e incrustaron uniformemente dentro de la red del Nafion. En contraste, una cantidad mucho menor permaneció encima de las incrustadas sin ninguna orientación regular, como lo indica imágenes de microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía de fuerza atómica (AFM). Las pruebas de sensibilidad para el electrodo modificado AgBiNf/GC produjeron límites de detección (DL), basados en la variabilidad de una solución en blanco (criterio de 3 s), de 0,78 y 0,66 μg L-1 para Cd (II) y Pb (II), respectivamente; mientras que el DL sobre el electrodo modificado AgHgNf/GC fue 0,17 y 0,24 μg L-1 para Cd (II) y Pb (II), respectivamente. La precisión de la metodología por voltametría de redisolución anódica se verificó mediante el cálculo de porcentajes de recuperación de los dos analitos, expresados como error relativo. Se logró una recuperación del 99% al 92%.
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    Determinación de contaminantes orgánicos persistentes en leche de vaca comercializadas en la ciudad de Quito mediante cromatografía de gases acoplada a un detector de captura de electrones
    (PUCE - Quito, 2023) Alemán Michilena, Paola Belén; Espinoza Montero, Patricio Javier
    En el Ecuador el uso de pesticidas y otros productos químicos organoclorados que podrían ocasionar riesgos considerables a la salud no se encuentra debidamente regulados. Muchos de estos pesticidas ingresan a la cadena alimentaria a través de los alimentos ricos en grasa como la leche que es un producto altamente consumido por los ecuatorianos. Entre los riesgos más comunes que ocasiona su consumo se destacan: el deterioro neurológico, cáncer y malformaciones genéticas. Es por ello que se ha realizado un estudio en las marcas de leche más consumidas a nivel nacional evaluando si estas contienen compuestos orgánicos persistentes en cantidades peligrosas para la salud. Para ello se tomaron tres marcas de leche, dos lotes de cada marca y se realizaron tres réplicas de cada muestra. A dichas muestras se les realizó un proceso de extracción líquido-líquido donde se emplearon solventes orgánicos como el acetonitrilo, pentano, éter. Posteriormente se determinó el contenido de grasa de la muestra y se separó la matriz grasa de la misma a través de una columna cromatográfica de permeación de gel con diclorometano y acetonitrilo como fase móvil en proporciones 4:1, si la muestra aún presentó residuos grasos en la matriz se implementó un proceso adicional de Clean-up para eliminar todos los residuos grasos a través de una columna de florisil con diclorometano y pentano como fase móvil. Una vez obtenido el extracto se inyectó la muestra a un cromatógrafo de gases Agilent 7890 B acoplado a un detector de captura de electrones el tiempo total de corrida fue de 32 min y se evaluó el porcentaje de recuperación del spike inyectado TCMX, los valores obtenidos de los porcentajes de recuperación representan un rendimiento mayor al 80% con una desviación estándar del 15,02 y un valor de RSD de 18,41% lo que indica que el proceso de extracción es replicable y reproducible. Se concluyó que el 90% de las muestras no presentan COPs ni PCB, sin embargo, en dos muestras se encontró lindano y solo en una muestra se encontró heptacloro epóxido, endosulfansulfato y opDDT en cantidades que no superan los 2 ppb, valores que al compararlos con los del CODEX alimentarius no representan ningún riesgo para la salud.
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    Determinación de Pb(II), Zn(II) en cervezas artesanales de Quito, mediante voltametría de redisolución anódica
    (PUCE - Quito, 2019) Borja Vera, Ricardo André; Espinoza Montero, Patricio Javier
    En este trabajo de investigación se llevó a cabo un estudio de la cuantificación de Pb(II) y Zn(II) en seis marcas de cervezas artesanales comercializadas (A, B, C, D, E y F) de la ciudad de Quito, mediante Voltametría de Redisolución Anódica con Pulso Diferencial (DPASV, por sus siglas en inglés), empleando electrodos de Diamante Dopado en Boro (BDD, por sus siglas en inglés) y Carbono Tetrahédrico Amorfo Dopado con Nitrógeno (ta – C:N) como electrodos de trabajo. La caracterización de los electrodos se realizó mediante Microscopía de Barrido Electrónico (SEM), Microscopía de Fuerza Atómica (AFM) y electroquímicamente mediante Voltametría cíclica. Posteriormente se procedió a validar el método DPASV para la detección de Pb(II) y Zn(II). Se estudió la presencia de Pb(II) y Zn(II) en las 6 marcas de cervezas artesanales propuesta mediante DPASV; las muestras fueron tomada en los sectores en Quito: La Foch, La Y y La Pradera. Los resultados obtenidos fueron validados con respecto a lo obtenido por espectroscopia de absorción atómica (AAS, por sus siglas en inglés), en un equipo certificado. Además, se verificó si las cervezas analizadas cumplen con la norma NTE INEN 2262. Los resultados indican que el ta – C:N es incapaz de detectar Pb(II) y Zn(II) en las condiciones que fue probado, además, posee una corriente capacitiva muy alta y una superficie poco reactiva frente al ferricianuro de potasio, por lo que, se decidió no realizar los estudios con este electrodo. Para el caso del BDD se obtuvo señales muy bien definidas para la detección de Pb(II) y Zn(II), las curvas cumplen con parámetro de linealidad para ambos analitos, para el Pb(II) se logró cumplir mejores medidas con mayor precisión (repetibilidad y reproducibilidad) y exactitud que para el Zn(II), por lo que, la técnica DPASV es recomendable solo para Pb(II). Con respecto al análisis de estos metales en las muestras de cerveza artesanal, la cerveza A tiene mayor contenido de Pb(II), 0,2740 mg L1; F tiene mayor contenido de Zn(II), 0,7056 mg L-1, pero solo la cerveza F cumplió con la normativa NTE INEN 2262, un máximo contenido de 0,1 mg L-1 de Pb(II) y 1 mg L-1 de Zn(II) permitido respectivo. Sin embargo, al comparar con el método de AAS, se pudo determinar que hay más concordancia en las concentraciones obtenidas para Pb(II) que en el Zn(II), ya que no hubo diferencia significativa en el primero cuando se hizo la prueba estadística de t de student. Se puede concluir que el método de DPASV es confiable solo para la determinación de Pb(II) en cervezas artesanales empleando cuando se emplea un electrodo de trabajo de BDD.
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    Determination of Antioxidant Activity by Oxygen Radical Absorbance Capacity (ORAC-FL), Cellular Antioxidant Activity (CAA), Electrochemical and Microbiological Analyses of Silver Nanoparticles Using the Aqueous Leaf Extract of Solanum mammosum L
    (2021) Espinoza Montero, Patricio Javier; Fernández Martínez, Lenys Mercedes; Meneses Olmedo, Lorena Maribel; Pilaquinga Flores, María Fernanda; Espinoza Montero, Patricio Javier
    Purpose: The importance of studying polyphenolic compounds as natural antioxidants has encouraged the search for new methods of analysis that are quick and simple. The synthesis of silver nanoparticles (AgNPs) using plant extracts has been presented as an alternative to determine the total polyphenolic content and its antioxidant activity. Methods: In this study, aqueous leaf extract of Solanum mammosum, a species of plant endemic to South America, was used to produce AgNPs. The technique of oxygen radical absorption capacity using fluorescein (ORAC-FL) was used to measure antioxidant activity. The oxidation of the 2´,7´-dichlorodihydrofluorescein diacetate (DCFH2-DA) as fluorescent probe was used to measure cellular antioxidant activity (CAA). Electrochemical behavior was also examined using differential pulse voltammetry (DPV) and cyclic voltammetry (CV). Total polyphenolic content (TPH) was analyzed using the Folin-Ciocalteu method, and the major polyphenolic compound was analyzed by high performance liquid chromatography with diode array detector (HPLC/DAD). Finally, a microbial analysis was conducted using Escherichia coli and Bacillus sp. Results: The average size of nanoparticles was 5.2 ± 2.3 nm measured by high-resolution transmission electron microscopy (HR-TEM). The antioxidant activity measured by ORAC-FL in the extract and nanoparticles were 3944 ± 112 and 637.5 ± 14.8 µM ET/g of sample, respectively. Cellular antioxidant activity was 14.7 ± 0.2 for the aqueous extract and 12.5 ± 0.2 for the nanoparticles. The electrochemical index (EI) was 402 μA/V for the extract and 324 μA/V for the nanoparticles. Total polyphenolic content was 826.6 ± 20.9 and 139.7 ± 20.9 mg EGA/100 g of sample. Gallic acid was the main polyphenolic compound present in the leaf extract. Microbiological analysis revealed that although leaf extract was not toxic for Escherichia coli and Bacillus sp., minor toxic activity for AgNPs was detected for both strains. Conclusion: It is concluded that the aqueous extract of the leaves of S. mammosum contains nontoxic antioxidant compounds capable of producing AgNPs. The methods using AgNPs can be used as a fast analytical tool to monitor the presence of water-soluble polyphenolic compounds from plant origin. Analysis and detection of new antioxidants from plant extracts may be potentially applicable in biomedicine.
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    Development and evaluation of copper electrodes, modified with bimetallic nanoparticles, to be used as sensors of cysteine-rich peptides synthesized by tobacco cells exposed to cytotoxic levels of cadmium
    (2019-06) Espinoza Montero, Patricio Javier; Fernández Martínez, Lenys Mercedes; Espinoza Montero, Patricio Javier
    We report on two new electrochemical sensors which, coupled to differential pulse voltammetry, constitutes a useful tool for diagnosis of heavy metal pollution. The electrochemical sensors AgHgNf/Cu and the AgBiNf/Cu were obtained by deposition of bimetallic particles of AgHg or AgBi on copper electrodes covered with a Nafion (Nf) film, respectively. Micrographs of the electrode’s surface showed evenly scattered bimetallic particles, with an approximate diameter of 150 nm, embedded in the Nafion (Nf) film. In order to test the electrodes, the hydrogen evolution signal according to the Brdička reaction was measured for the determination of cysteine-rich peptides (CRp) produced by plants. To check the accuracy of the electrodes, real samples of Nicotiana tabacum cells exposed to cytotoxic levels of cadmium were tested. The AgHgNf/Cu electrode produced detection limits (DLs) of 0.088 µmol L−1 for Cysteine and 0.139µmol L−1 for Glutathione, while for the AgBiNf/Cu electrode DLs were 0.41 µmol L−1 for cysteine and 0.244 µmol L−1 for glutathione. Thus, the new electrodes could be a useful analytical electrochemical system very convenient for fieldwork. The electrodes were capable of direct, accurate, and sensitive detection of synthesized peptides, despite the complex matrix where the Nicotiana tabacum cells were grown.
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    Diseño de un aula virtual basada en tecnologías interactivas para el aprendizaje significativo de Química y la labor docente efectiva
    (PUCE - Quito, 2022) Carranza Gaona, Nathali Paola; Espinoza Montero, Patricio Javier
    Elevar el nivel de aprendizaje de la química siempre ha sido un reto que conlleva muchas dificultades en la educación media, y es imprescindible proponer nuevas estrategias de enseñanza apoyadas en la tecnología actual que está en constante evolución. Surge de esta problemática, una propuesta didáctica que, en el presente documento, se expone como una investigación proyectiva, buscando además despertar en el profesorado el interés por aprender más sobre recursos tecnológicos para la educación. El objetivo de este trabajo es diseñar un aula virtual basada en tecnologías interactivas, para el aprendizaje significativo de la química y la labor docente efectiva dirigida a los estudiantes de segundo de bachillerato del Colegio Saint Patrick School. La propuesta didáctica que se presenta, se desarrolló mediante una investigación de diseño de campo, contemporáneo transeccional y multivariable. Se aplicó como instrumento de recolección de datos, la encuesta, donde participaron 17 estudiantes, 7 profesores del área de ciencias, y 3 directivos académicos. Los resultados obtenidos permitieron diseñar un aula virtual basada en las preferencias detalladas por los alumnos e incentivando la diversificación de herramientas tecnológicas por parte de los docentes de la asignatura. Finalmente, se sugiere implementar esta propuesta en otras asignaturas de ciencias básicas como biología o física, con las adaptaciones adecuadas para cada caso.
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    Ecuaciones de Bloch Ópticas en sistemas complejos con acoplamiento intramolecular
    (2020) Espinoza Montero, Patricio Javier; Fernández Martínez, Lenys Mercedes; Espinoza Montero, Patricio Javier
    Proponemos modificaciones de las ecuaciones de Bloch ópticas convencionales para un sistema molecular, cuando consideramos los efectos de acoplamiento intramolecular. Modelamos la molécula aislada como curvas de energía de Born-Oppenheimer que consisten en dos estados electrónicos cruzados descritos como potenciales armónicos, con los mínimos desplazados en coordenadas nucleares y energía. Consideramos dos estados vibracionales y una perturbación, que puede surgir de una correlación residual electrón-electrón y/o términos de acoplamiento spin-órbita en el Hamiltoniano del sistema, causando la separación de las dos curvas según la regla del cruce evitado. Las ecuaciones extendidas de Bloch ópticas permiten establecer la dinámica de un sistema molecular de estados adiabáticos sujeto a la interacción de un reservorio térmico e interactuando con campos electromagnéticos. En las ecuaciones se observa que haciendo nulo el factor de acoplamiento intramolecular, se recuperan las ecuaciones de Bloch ópticas convencionales para un sistema molecular con potenciales armónicos cuyos mínimos se encuentran exactamente en la misma coordenada nuclear sujeto a la aproximación Born-Oppenheimer.
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    Efecto de la incorporación por vía seca de residuos de caucho obtenido tras su remoción de una pista de aterrizaje de aeropuerto en un asfalto AC-20
    (2020) Bonilla Narváez, Patricio Xavier; Bucheli García, Jorge Alexander; Cando Tipan, Wilson Oswaldo; Espinoza Montero, Patricio Javier; Fernández Martínez, Lenys Mercedes; Yánez Cajas, Gustavo Patricio; Bonilla Narváez, Patricio Xavier
    En este documento, se reporta el efecto del residuo de caucho, recuperado de la pista de aterrizaje producto de la fricción del neumático y superficie de rodamiento, como material modificador de una mezcla asfáltica que utiliza asfalto AC-20. Se estudió, el comportamiento de la mezcla asfáltica resultante cuando el residuo se agrega como reemplazo de una porción de agregado fino.La mezcla modificada se conformó mediante el proceso vía seca. Los especímenes de mezcla asfálticafueronanalizados por el método Marshall. Los resultados experimentales muestran que la incorporación del residuo a la mezcla asfáltica, mejora sus propiedades volumétricas tales como vacíos de aire, vacíos en el agregado mineral y los vacíos llenos de asfalto; los primeros se redujeron y los dos últimos aumentaron en relación a la mezcla sin modificar. Por otro lado, la estabilidad aumentó y el flujo mantuvo valores dispuestos en la norma. El ensayo de módulo de rigidez, que determinó el comportamiento del pavimento en sitio, igualmente aumentó, lo que demuestra significativamente las ventajas de usar este residuo de caucho en la mezcla asfáltica.
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    Electrical communication between “Horseradish Peroxidase” and modified electrodes with nanomaterials: application as enzymatic electrochemical biosensors
    (2019-07) Espinoza Montero, Patricio Javier; Uzun, Maarten
    In this compilation, the authors discuss the commercial source for the enzyme horseradish peroxidase, the tuberous roots of the horseradish plant which is native to the temperate regions of the world. Horseradish peroxidase is an oxidoreductase belonging to the highly ubiquitous group of peroxidases, indicating that this enzyme came into existence in the early stages of evolution and has been conserved thereafter. Following this, the authors discuss the latest advancements and innovations in the field of enzymatic electrochemical sensors based on the electrical communication between horseradish peroxidase and the enzyme’s modified electrodes surfaces. In conclusion, the authors discuss the potential for horseradish peroxidase use in colored wastewater treatment. C. I. Acid Violet 109 was used as a model dye in order to examine the feasibility of horseradish peroxidase application in the removal of anthraquinone class of synthetic dyes. The reaction conditions were optimized in terms of dye, enzyme and H2O2 concentration as well as temperature and pH influence.
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    Electro-oxidation of a Commercial Formulation of Glyphosate on Boron-Doped Diamond Electrodes in a Pre-pilot-Scale Single-Compartment Cell
    (2021) Espinoza Montero, Patricio Javier; Espinoza Montero, Patricio Javier
    Kinetic and environmental aspects related with the mineralization of a commercial glyphosate (GP) formulation in a pre-pilot-scale reactor were assessed. Assays were performed at an acidic pH using Na2SO4 as support electrolyte at five different current densities. GP removal can be achieved in 60 min and is not dependent on the applied current density; however, the reduction of organic carbon (TOC) and chemical oxygen demand (COD) from the sample evidence the impact of the limitations of mass transfer in aspects like energy consumption, effluent quality, and sustainability of the process. Assays at 120 and 240 mg L−1 revealed that it is feasible to improve the biodegradability of the effluent after 300 min of treatment using higher current densities (80 and 100 mA cm−2). At 360 mg L−1, neither the current density nor the time of treatment had an impact on the biodegradability of the effluent at all the assessed current densities. GP removal could have an environmental footprint (1.3 kg CO2 Eqv/kg TOC) in countries where the energy matrix depends on hydropower. In countries where electricity is generated from non-renewable raw materials, like gas or coal, the emissions of greenhouse gasses (GHG) could increase 170% and 439%, respectively. The use of renewable energy sources, like wind power or solar, could reduce the GHG emission to 0.3 kg CO2 Eqv/kg TOC. The cost of treatment ranged between US$ 0.7 and 2.1 g TOC−1 removed; this variability is due to the selected energy source and the subsidies established in each country.