Ciencias e Ingeniería de Materiales
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- Estudio del efecto de flavonoides encapsulados en una red metal orgánica de magnesio sobre el estrés oxidativo celular(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025-12-08) Mora Vargas, Etnia ValeriaLa presente idónea comunicación de resultados de la Maestría en Ciencias e Ingeniería de Materiales se centra en el estudio del efecto de flavonoides encapsulados en una red metal orgánica de magnesio (MOF-Mg) sobre el estrés oxidativo celular. El estrés oxidativo surge del aumento de especies reactivas de oxígeno (ROS), lo que conduce a daños en biomoléculas y contribuye al desarrollo de diversas enfermedades, como las cardiovasculares, el cáncer y las neurodegenerativas. Los flavonoides (Flv), específicamente la quercetina (Quer) y la catequina (Cat), son compuestos polifenólicos conocidos por su capacidad antioxidante, pero su eficacia terapéutica por vía oral está limitada por su baja estabilidad y biodisponibilidad. Para superar estos desafíos, se propuso el uso de una MOF a base de magnesio como excipiente, bajo la hipótesis de que esta red metal orgánica aumentaría la estabilidad de los flavonoides y permitiría una liberación gradual, mejorando así su absorción en el organismo y su efecto protector. El magnesio (Mg) es un metal alcalinotérreo biodisponible esencial en más de 300 procesos enzimáticos y funciones vitales. La metodología incluyó la síntesis de la MOF-Mg (MOF-74) y la preparación de los complejos Flv-Mg, además de la adsorción de Quer y Cat en la red. La caracterización estructural y funcional se realizó mediante DRX, FTIR, DLS, MET y RMN. La capacidad máxima de adsorción obtenida fue de 9.60 mg de Quer y 20.5 mg de Cat por cada 100 mg de MOF. Los ensayos de liberación de Flv se llevaron a cabo en PBS (pH 7.4) a 37 °C. La cinética de liberación se ajustó mejor al modelo de Korsmeyer-Peppas (R² = 0.9225 para Quer), con un exponente de liberación (n ≤ 0.5) que indica un mecanismo controlado por difusión gradual a través de los poros de la MOF. Finalmente, la evaluación citotóxica en la línea celular HeLa demostró una alta biocompatibilidad de la MOF-Mg. Después de 72 h de incubación, los materiales MOF-Mg/Quer y MOF-Mg/Cat mostraron porcentajes de proliferación ligeramente mayores al 100% (107.90 % y 117.84 % respectivamente). Estos resultados sugieren que la formulación basada en MOF-Mg logra una liberación prolongada de los flavonoides, lo que puede aumentar su efecto protector antioxidante y su viabilidad celular.
- Preparación y caracterización de recubrimientos a base de pintura electrostática modificados con nanopartículas de TiO₂(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025-05-28) Reyes Rodríguez, DiegoLa pintura electrostática ha ganado terreno principalmente en la industria automotriz debido al acabado que este ofrece. Sin embargo, el tiempo de vida útil se ve afectado por factores externos como condiciones ambientales, principalmente rayos UV, que provocan una degradación considerable de la pintura. Por ello la incorporación de materiales nanoestructurados que ofrezcan una mayor durabilidad de los recubrimientos resulta de interés científico y tecnológico. Es por ello que la incorporación de TiO₂ nanoestructurado a la pintura electrostática obtenidos por el método sol-gel en conjunto con la técnica de aplicación son de suma importancia para el mejoramiento y aplicación comercial en la pintura automotriz.
- Óxido de cobre entintado con colorante obtenido del hongo lactarius índigo para la producción de energía(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2023-06) Bautista Castañeda, AbigailEn el presente trabajo se reportan los resultados obtenidos de realizar una serie de caracterizaciones a un electrodepósito de cobre sobre óxido de estaño dopado con indio (ITO), entintado con colorante natural extraído del hongo lactarius indigo, para su uso en celdas solares tipo Gratzel. Comenzando desde la parte electroquímica del depósito, que se refiere a las técnicas de voltamperometría cíclica y cronoamperometría, para lo cual se utilizó un electrolito compuesto de 0.1 M ácido nítrico (HNO₃) y 0.5 M sulfato de cobre (CuSO₄), esta solución se preparó para los depósitos de cobre sobre el ITO. Para la parte de voltamperometría cíclica se realizaron a diferentes velocidades de barrido obteniendo así la zona de reducción que es la zona para realizar el depósito entre los potenciales de –100 a –500 mV, de los cuales se tomaron intervalos de 20 en 20 mV para realizar la cronoamperometría partiendo de los –200 mV hasta llegar a los –500 mV. Después, se realizó el depósito a –440 mV, una vez obtenidos los depósitos se lavaron con agua desionizada y se sometieron a tratamiento térmico de 30 min a 100 °C. En cuanto a la obtención del colorante del hongo Lactarius Indigo se obtuvo por medio de maceración, en cuanto se obtuvieron los hongos se deshidrataron al sol, una vez completamente seco se guardaron en envases de vidrio lejos de la luz, posteriormente los hongos se trituraron con 20 ml de etanol hasta obtener un líquido, se vacío el líquido haciéndolo pasar por un filtro de fibra de vidrio de 10 μm, una vez obtenido el filtrado se colocó en un frasco color ámbar y se guardó en el refrigerador a una temperatura de 5 °C aproximadamente y se guardó así hasta su uso. Para el entintado lo que se realizó fue verter en una caja Petri colorante hasta cubrir el ITO una vez realizado esto se procedió a sellar la caja Petri y meterla en el refrigerador para el entintado, los tiempos se estimaron a partir de los 30 min hasta 8 horas. Una vez obtenidos los depósitos entintados se le realizaron caracterizaciones la inicial fue obtener ultravioleta-visible (UV-vis) del colorante puro, y posterior se les realizó la misma prueba al óxido entintado. La espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) también fue realizada a las muestras, infrarrojo transformada de Fourier (FTIR) y microscopia electrónica de barrido (SEM), para caracterizar las propiedades del material para su aplicación, adicional se obtuvieron los valores del band gap para las películas de óxido de cobre. De lo anterior se obtuvo que el colorante ayuda a aumentar la absorción de luz y disminuye el valor del band gap, el infrarrojo muestra la presencia de óxido de cobre y el colorante el cual tiene presencia de grupos O-H, C=C y C=O, lo que indica que el colorante si pertenece al grupo de carotenoides. El SEM mostró un depósito uniforme con partículas esféricas en su mayoría, así como la presencia del colorante haciendo las muestras más brillosas, y en cuanto a la EIS muestra que en cuanto más colorante tenga la muestra la resistencia a la transferencia de carga es menor.
- Mecanismo y cinética de nucleación de nanopartículas Se@CdSe sobre carbono vítreo en ethaline(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025-06-04) Escobar Monsalvo, NeftaliEn este proyecto de investigación se realizó, por primera vez, la síntesis del material selenio-seleniuro de cadmio con estructura core-shell (Se@CdSe) mediante electrodeposición, utilizando como solución electrolítica un disolvente eutéctico profundo (DES, por sus siglas en inglés), conformado por cloruro de colina y etilenglicol cuyo nombre es ethaline. La electrodeposición se llevó a cabo en un electrodo de carbono vítreo (ECV) en el cuál, primero, fueron depositadas partículas de selenio (Se) para posteriormente, mediante reacciones químicas de oxido-reducción y aplicando los potenciales de reducción necesarios, estas nanopartículas depositadas pudiesen formar una capa superficial de seleniuro de cadmio (CdSe) al ser llevadas a una segunda celda electroquímica con una solución que contenía cadmio (Cd). Para tal propósito se realizaron los estudios necesarios con la finalidad de determinar los potenciales de reducción tanto del Se como del Cd por separado, asegurándonos así que la reacción propuesta fuese capaz de llevarse a cabo. Se observó la morfología de las deposiciones a partir de las caracterizaciones por medio del microscopio electrónico de barrido, SEM, para el Cd y Se@CdSe de igual manera se realizaron estudios de composición a partir de la técnica de espectroscopía de rayos X de energía dispersa, EDS. Se estudió el efecto del potencial aplicado para los sistemas de Se y Cd, mientras que para el sistema de Se@CdSe se estudió la influencia del tiempo de reducción dentro de la segunda celda electroquímica. Para la determinación de los potenciales de reducción se utilizaron las técnicas electroquímicas de voltamperometría cíclica (VC) y cronoamperometría (CA) y, finalmente, mediante el estudio de las familias de transitorios potenciostáticos, se realizaron los ajustes, con ayuda de modelos fisicomatemáticos, para poder determinar el mecanismo y la cinética de nucleación de las nanopartículas obtenidas.
- Estudio de la naturaleza química de los depósitos formados en el ánodo de un reactor tipo cilindro rotatorio (RCE) durante la electroseparación de plata contenida en soluciones sintéticas de tiosulfato(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025-06-18) González Pérez, AdrianaMéxico es actualmente uno de los principales productores de plata en el mundo, por lo que es de interés entender y mejorar sus procesos de extracción. El proceso de lixiviación por cianuración para la extracción de plata ha sido el más utilizado desde hace más de 150 años en la industria; sin embargo, la complejidad de los minerales y la toxicidad del cianuro han motivado la búsqueda de otros sistemas químicos alternativos capaces de reemplazar este reactivo. La solución de cobre-tiosulfato en medio amoniacal con EDTA ha sido planteada como alternativa al uso del cianuro, sin embargo, la etapa de separación basada en la cementación genera nuevas especies químicas y presenta bajas eficiencias, aumentando los costos de operación. Por otro lado, la electrodeposición como método de separación evita la adición de nuevas especies químicas, siendo eficiente para altas concentraciones de plata y reduciendo los costos de operación en comparación con otros métodos. En el presente trabajo, se realizó una especiación termodinámica donde se evidenció la sensibilidad del sistema cobre tiosulfato en solución amoniacal, se determinó la cercanía de los potenciales de reducción de plata y cobre; además se reconoció la reducción de plata en solución a plata metálica en la zona anódica del sistema. Así mismo, se confirma la existencia de procesos de oxidación asociados al tiosulfato con el estudio de microelectrólisis. Es importante destacar que se utilizó un reactor de cilindro rotatorio hueco para la recuperación selectiva de plata provenientes de soluciones sintéticas de tiosulfato. Los experimentos fueron llevados a cabo imponiendo un potencial de -258 mV vs NHE en el cátodo, al finalizar la prueba se observaron depósitos formados en las superficies del ánodo y del cátodo, en los que se identificó la presencia de plata y cobre. A su vez, se estableció la existencia de una reacción química acoplada a la reacción electroquímica y el aporte de esta al proceso de separación del metal de interés. Por último, en la cinética de reducción de plata durante la electrólisis se ajustó a un modelo cinético de cristalización Johnson-Mehl-Avrami (JMA) con una k= 0.0633 1/min.
- Efecto de la temperatura y el tipo de sal en la cinética de agregación de microgeles cargados de PNIPAM(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2025-02-13) Aguilar Sánchez, Tania MeyalliLos microgeles de poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAM) cargados electrostáticamente y dispersos en agua experimentan una transición de volumen al variar la temperatura. Esta transición volumétrica también depende de la concentración y la naturaleza del electrolito presente en el medio. En esta investigación, se observa que los microgeles experimentan una disminución de su temperatura crítica inferior de solución (LCST, del inglés Lower Critical Solution Temperature) al aumentar la concentración de sales como cloruro de sodio (NaCl), fluoruro de sodio (NaF), cloruro de potasio (KCl) y cloruro de litio (LiCl). En contraste, para el tiocianato de sodio (NaSCN), la LCST depende de manera no monótona con la concentración de electrolito. La adición de sal cumple un doble papel en el caso de los microgeles cargados. Por un lado, los iones procedentes de la disociación de la sal afectan la temperatura de transición volumétrica del microgel, mientras que, por otro lado, modifican el potencial de interacción, disminuyendo la repulsión electrostática. Tanto la transición volumétrica como la reducción de repulsiones electrostáticas entre las partículas de microgel contribuyen a la desestabilización coloidal del sistema. La cinética de agregación en estos sistemas se describe mediante la ecuación de Smoluchowski en base a un kernel de agregación. A su vez, el kernel de agregación introduce parámetros que pueden ser interpretados en el marco de la teoría DLVO. Estas herramientas permiten analizar la evolución temporal de la formación de agregados en función de los factores involucrados, temperatura, naturaleza y concentración electrolítica. Los resultados obtenidos mediante esta ecuación destacan una conexión sólida entre la transición de volumen experimentada por el microgel y el fenómeno de agregación presente en estos sistemas.
- Análisis estructural y tribológico de recubrimientos de fosfato de manganeso modificados con nanopartículas de ZrO₂ y WC(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2024-07-19) Barrios Hernández, OscarEn el presente trabajo se reporta el desarrollo de recubrimientos de fosfato de manganeso y fosfato de manganeso modificado con carburo de tungsteno en láminas de acero 1020, al igual que el estudio de sus propiedades estructurales y mecánicas que presentan bajo diferentes condiciones del baño de fosfato. Los recubrimientos se hicieron en tres etapas, la primera etapa fue la preparación del baño en la cual se variaron los valores de pH usando un pH acido (pH de 2 y 4), la concentración de manganeso (3 y 5 g/L) y la temperatura del baño (80 y 90°C). Posteriormente se pasó a la segunda etapa en la cual se realizó la preparación de los sustratos y el fosfatizado, en esta etapa se cortaron las láminas, se les retiraron las rebabas y se limpiaron mecánicamente, una vez realizado esto se introdujeron en el baño de fosfato y se dejaron sumergidas durante 35 min para realizar el recubrimiento mediante el método de conversión química. La última etapa fue la caracterización en la cual con ayuda de un durómetro Knoop/Vickers-Tukon 1102/1202 se realizó el ensayo de dureza en escala Rockwell C, con ayuda del difractómetro SIEMENS D-500 se observaron señales que sobresalen las cuales ayudaron a verificar si se trataba de un recubrimiento de fosfato de manganeso, mientras que la Microscopia Electronica de Barrido (MEB) se usó para el estudio de la superficie del recubrimiento. En colaboración con la Dra. Dulce Viridiana Melo Máximo del Tecnológico de Monterrey campus Estado de México se realizaron las caracterizaciones de los recubrimientos tales como: pruebas de rugosidad con un rugosímetro Mitutoyo SJ-410, pruebas tribológicas con un tribómetro TRIBOMETER, se obtuvieron fotos del desgaste en la esfera con un microscopio Olympus, así como fotos del desgaste en la muestra con un Microscopio estereoscópico Leica WILD M3Z y una cámara MOTICAMPros5 Lite.
- Electrodepósito de aleaciones hierro-níquel y níquel-cobalto obtenidas en un disolvente eutéctico profundo bajo la influencia de campo magnético(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023) Sánchez Vite, José EnriqueEn el presente estudio de investigación, se llevó a cabo la deposición electroquímica de elementos metálicos como hierro (Fe), níquel (Ni), cobalto (Co), y las aleaciones hierro-níquel (Fe-Ni), y níquel-cobalto, (Ni-Co) sobre un sustrato de carbono vítreo. Para lograr esto, se empleó una solución electrolítica basada en una mezcla eutéctica (DES) compuesta por cloruro de colina (ChCl) y urea (U), en una proporción molar de 1:2. La electrodeposición de los metales y las aleaciones se llevó a cabo bajo la influencia de un campo magnético externo constante de 1.48x10-4 T, generado por una bobina eléctrica conectada a una fuente de alimentación de 3.15 A y una temperatura de 70 °C. La reducción electroquímica de metales y aleaciones se realizó a una concentración de 50 mM para cada una de las especies electroactivas; en el caso de los medios electrolíticos que contenían ambos metales, se utilizó la misma concentración de 50 mM para cada uno de los metales involucrados. Se utilizaron técnicas electroquímicas, específicamente vcíclica y cronoamperometría, en cada sistema estudiado. La voltamperometría cíclica se empleó para determinar el rango de potencial en el cual ocurre la reducción de los iones de Fe(II), Ni(II) o Co(II), así como de otros componentes si estaban presentes, hasta alcanzar un potencial lo suficientemente negativo para lograr la deposición de los cationes metálicos sobre el sustrato de carbono vítreo. Los potenciales utilizados en los transitorios potenciostáticos de densidad de corriente se seleccionaron con base en la información obtenida de las voltamperometrías cíclicas, identificando los puntos donde se observó la reducción de los iones metálicos (Ni (II), Co (II) y Fe (II)). Se analizaron los transitorios potenciostáticos de densidad de corriente obtenidos con base en el intervalo de potencial donde se produce la electroreducción del Ni, Co y Fe, así como , y las aleaciones Fe-Ni, y Ni-Co, esto con la finalidad de conocer los mecanismos de nucleación y crecimiento en el electrodo de carbono vítreo empleado. También, se analizó la influencia del campo magnético constante en la nucleación y crecimiento de los metales, y las aleaciones de estudio antes mencionadas. El análisis muestra que esta perturbación externa aumenta la tasa de deposición de los metales lo que podría conducir a la formación de depósitos de grano más fino; así mismo se presenta una mejora significativa en el transporte masivo de las especies electroactivas hacia la superficie del electrodo.
- Adsorción de fluoruro en HKUST-1 funcionalizada con aminoácidos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2022) Uribe Vega, ErikLa importancia de los materiales por el papel que desempeñan en la vida diaria y el efecto en el futuro de la tecnología son determinantes. Una clase de materiales destacados en los últimos años, son las redes metal-orgánicas (MOF), estos están constituidos por clústeres de óxido metálico conectados por ligantes orgánicos. Las MOF son una clase de compuestos híbridos inorgánicos-orgánicos. Los ligantes orgánicos son considerados como unidades secundarias de construcción, que actúan como "puntales" y los centros metálicos se consideran unidades secundarias que actúan como "uniones" en las estructuras de las MOF. Los tres componentes principales de las MOF son la topología de la estructura, los centros metálicos inorgánicos y los ligantes orgánicos. Mediante la selección adecuada de los reactivos se puede producir una alta estabilidad térmica y química, además de materiales con una elevada porosidad. Las estructuras que conforman las MOF permiten una mayor porosidad, en comparación a la de muchas zeolitas y otros materiales porosos. Las MOF han mostrado resultados prometedores en aplicaciones en diferentes áreas como: la adsorción molecular, la separación de gases, la catálisis el almacenamiento de energía, los sensores, la obtención de imágenes, la administración de fármacos, los nano-reactores entre otros. Para mejorar las funciones de las MOF y ampliar sus aplicaciones en diversos campos, se ha realizado la funcionalización de las MOF con otros materiales como polímeros, biomoléculas, nanopartículas, materiales de carbono y materiales 2D. Las MOF se han utilizado para la eliminación de diferentes contaminantes emergentes como el arsénico, el fluoruro y otros contaminantes del agua debido a sus propiedades. Entre las características más notables de estos materiales se encuentran: varias funcionalidades, alta área superficial interna, diversidad en rangos de porosidad desde la región microporosa hasta la mesoporosa, posibilidad de diseño y modificación post-síntesis La HKUST-1 fue reportada por primera vez por Chui et al. (1999), este compuesto se encuentra formado por ligandos orgánicos de ácido benceno-1,3,5-tricarboxílico (BTC) los cuales se encuentran coordinados iones de cobre en una red cúbica (Fm-3m). Ésta posee un sistema tridimensional de intersección de grandes poros de forma cuadrada. En la red de la HKUST-1, los iones de Cu (II) forman dímeros, en donde cada átomo de cobre se encuentra coordinado por cuatro oxígenos del ligante BTC y moléculas de agua. Es debido a todo esto que en este trabajo se realizó la funcionalización de la MOF HKUST-1, mediante L-cisteína, L-tirosina, L-histidina, L-serina y L-prolina en un 5 y 20% en peso. Para mejorar la estabilidad del material y evaluar su eficiencia en la adsorción de iones fluoruro en agua. Además, se realizó la caracterización fisicoquímica completa de los materiales obtenidos mediante DRX, FT-IR, SEM y TGA.
- Síntesis sol-gel de GdVO₄: Ybᶾ⁺, Xᶾ⁺ (X=Tm, Er, Ho) con propiedades de “up-conversion”(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2022) Ramírez García, LeninEn el presente trabajo se sintetizaron polvos luminiscentes con propiedades de conversión hacia arriba o como comúnmente se le conoce por su anglicismo: “upconversion” por el método sol-gel, se llevaron a cabo caracterizaciones por difracción de rayos X, espectroscopia infrarroja, microscopia electrónica de barrido y espectroluminiscencia. Los polvos fueron sintetizados a diferentes temperaturas, desde 600°C hasta 1000°C, con aumentos de temperatura en intervalos de 100°C. Los resultados de difracción por rayos X (DRX) muestran que los polvos sintetizados alcanzaron la fase cristalina desde los 600°C, se observa un aumento de la cristalinidad de los polvos sintetizados debido al incremento de temperatura. La espectroscopia infrarroja (FTIR) muestra los enlaces inorgánicos característicos de los compuestos V-O y Gd-O. La microscopia electrónica de barrido (MEB) mostró que los polvos sintetizados contenían mayormente partículas semiesféricas, siendo congruente con el proceso de síntesis de los polvos. La espectroluminiscencia arrojó pruebas de que el iterbio trabaja como sensibilizador, ya que cede su energía para que el otro dopante aumente su emisión, esto puede observarse en los tres sistemas sintetizados.