Ciencia UANL 1876 by Rodrigo Soto Moreno

CIENCIA UANL / Aﾃ前 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

Una publicación de la Universidad Autónoma de Nuevo León

Mtro. Rogelio Garza Rivera Rector M.A. Carmen del Rosario de la Fuente García Secretaria General Dr. Sergio S. de la Fuente Delgadillo Secretario de Investigación, Innovación y Sustentabilidad Directora: Dra. Herminia Guadalupe Martínez Rodríguez Editor Responsable: Lic. José Eduardo Estrada Loyo Secretario de Redacción: Lic. Luis Enrique Gómez Vanegas Consejo Editorial Dr. Sergio Estrada Parra / Dr. Jorge Flores Valdés / Dr. Miguel José Yacamán / Dr. Juan Manuel Alcocer González / Dr. Ruy Pérez Tamayo / Dr. Bruno A. Escalante Acosta / Dr. José Mario Molina-Pasquel Henríquez Asistente editorial: Jessica Yadira Martínez Flores Diseño y supervisión técnica: Rodolfo Tono Leal Abstracts: José Ángel Garza Cantú Revisión: Zacarías Jiménez Méndez Portada: Francisco Barragán Codina Webmaster: Mayra Silva Almanza

Asistente administrativo: Claudia I. Moreno Alcocer Circulación: Juan Padilla Amador Arte y diseño página web: Rodrigo Soto Moreno Servicio Social: Juliana L. Covarrubias G., Marlon X. Chaires R., Jessica A. Vega R., Astrid M. Urbina B., Carlos A. Valdez C.

Ciencia UANL Revista de divulgación científica y tecnológica Universidad Autónoma de Nuevo León, Año 18, Nº 76, noviembre-diciembre de 2015. Es una publicación bimestral, editada por la Universidad Autónoma de Nuevo León, a través de la Dirección de Investigación. Domicilio de la publicación: Biblioteca Universitaria Raúl Rangel Frías, Alfonso Reyes 4000 norte, 5º piso, Monterrey, Nuevo León, México, C.P. 64290. Teléfono: + 52 81 83294236. Fax: + 52 81 83296623. Editor responsable: Lic. José Eduardo Estrada Loyo. Reserva de derechos al uso exclusivo No. 042013-062514034400-102. ISSN 2007-1175 ambos otorgados por el Instituto Nacional del Derecho de Autor, Licitud de Título y Contenido No. 16547. Registro de marca ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial: 1437043. Impresa por: Serna Impresos, S.A. de C.V., Vallarta 345 Sur, Centro, C.P. 64000, Monterrey, Nuevo León, México. Fecha de terminación de impresión: 6 de noviembre de 2015, tiraje: 2,500 ejemplares. Distribuido por: Universidad Autónoma de Nuevo León, a través de la Dirección de Investigación, Alfonso Reyes 4000 norte, 5º piso, Monterrey, Nuevo León, México, C.P. 64290. Las opiniones y contenidos expresados en los artículos son responsabilidad exclusiva de los autores y no necesariamente reflejan la postura del editor de la publicación. Prohibida su reproducción total o parcial, en cualquier forma o medio, del contenido editorial de este número. Publicación indexada al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, LATINDEX, CUIDEN, PERIÓDICA, HELA, e-revistas, FIIN y Dialnet. Impreso en México Todos los derechos reservados © Copyright 2015 revista.ciencia@uanl.mx revista.ciencia@gmail.com 2

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CiENCiAUANL Comité editorial CiENCiAUANL COMITÉ CIENCIAS DE LA SALUD COORDINADORA: Dra. Lourdes Garza Ocañas / UANL MIEMBROS: Dr. César González Bonilla / CVEAC Dr. Fernando Larrea Gallo / Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán Dr. Félix Recillas-Targa / UNAM Dr. Ruy Pérez Monfort / UNAM Dra. Noemí Waksman de Torres / UANL Dr. José Carlos Jaime Pérez / UANL Joseph Varon / The University of Texas Health Science Center- EUA Dra. Rocío Castro Ríos/ UANL Carlos López Otín / Universidad de Oviedo- España María E. Magallanes Lundback / Michigan State University, EUA Dr. Maximiliano Asomoza Palacios / UAM COMITÉ CIENCIAS EXACTAS COORDINADORA: Dra. Ma. Aracelia Alcorta García / UANL MIEMBROS: Dr. Gerardo Romero Galván / UAT Dr. Ricardo Rangel Segura /Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Morelia Dr. Rodolfo Cortes Martínez / CICESE, Unidad Monterrey Dr. Víctor Coello / CICESE, Unidad Monterrey Dr. Enrique Raúl Villa Diharce / CIMAT, Guanajuato Dr. Óscar Susano Dalmau Cedeño / CIMAT, Guanajuato Dr. Martín Eduardo Frías Armenta / Universidad de Sonora Dra. Nora Elizondo Villarreal / UANL Dr. Jorge X. Velasco Hernández / UNAM

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COMITÉ CIENCIAS AGROPECUARIAS COORDINADOR: Dr. Roque Gonzalo Ramírez Lozano / UANL MIEMBROS: Dr. Jairo Iván Aguilera Soto / UAZ Dr. Miguel Mellado Bosque / Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro Dr. Luis Ángel Rodríguez Del Bosque / INIFAP Dr. Manuel González Ronquillo / UAEM Dr. Rafael Ramírez Romero / UANL Dra. Katiushka Arévalo Niño / UANL Dr. Luis Edgar Rodríguez Tovar / UANL COMITÉ HUMANIDADES Y DIVULGACIÓN DE LA CIENCIA COORDINADOR: Dr. Óscar Flores Torres / EL COLTAM MIEMBROS: Dra. Magda Yadira Robles Garza / UDEM Dr. Francisco Xavier Moyssén Lechuga / Asociación Internacional de Críticos de Arte, Capítulo México Dr. José Javier Villarreal Álvarez Tostado/ UANL Dr. José Roberto Mendirichaga Dalzell / Grupo Milenio Monterrey Dr. Víctor Zorrilla Garza / Universidad Panamericana, Liceo Monterrey Roberto Rebolloso / UANL Dra. Lilia López Vera / UANL Lic. Lorenzo Encinas / Grupo Milenio COMITÉ CIENCIAS NATURALES COORDINADOR: Dr. Rahim Foroughbakhch Pournavab / UANL MIEMBROS: Dra. Lorena Ruiz Montoya / Ecosur Dra. Paula Lidia Enríquez Rocha / Ecosur Dr. Juan Carlos Noa-Carrazana / Universidad Veracruzana

CiENCiAUANL Comité editorial CiENCiAUANL Dr. Adalberto Benavides Mendoza / UANL Dr. Juan Antonio Villanueva Jiménez / Colegio de Posgraduados Dr. Joel David Flores Rivas / Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica Dra. Patricia Tamez Guerra / UANL Dr. José Ma. Viader Salvadó / UANL Dr. José Santos García Alvarado / UANL Dr. Enrique Jurado Ybarra / UANL Dr. Glafiro Alanís Flores / UANL Dr. David Lazcano / UANL Dr. Javier Jiménez Pérez / UANL COMITÉ CIENCIAS SOCIALES COORDINADORA: Dra. Veronika Sieglin / UANL MIEMBROS: Dra. Rosa María Chávez Dagostino / Universidad de Guadalajara Dra. Irma Lorena Acosta Reveles / UAZ Dr. Daniel González / Universidad de Guadalajara Dra. Georgina Sánchez Ramírez / CFS Dr. Mario Italo Cerutti Pignat / UANL Dra. Teresa Elizabeth Cueva-Luna / CFN Dr. Pedro César Cantú Martínez / UANL Dr. Armando V. Flores Salazar / UANL Dra. Guadalupe Ruiz Cuéllar / Universidad Autónoma de Aguascalientes Dr. Héctor Manuel Jacobo García / Universidad Autónoma de Sinaloa Dr. Cirilo Humberto García Cadena / UANL Dr. José Antonio Padilla Arroyo / UAEM Dra. Lya Margarita Niño Contreras / UABC Dra. María Guadalupe Rodríguez Bulnes / UANL Dra. Leticia Romero / Universidad Autónoma de Tabasco COMITÉ INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA COORDINADORA: Dra. Martha Patricia Guerrero Mata / UANL

MIEMBROS: Dr. Raymundo Arroyave / Texas A&M University, EUA Dr. Lucio Iurman / Universidad Nacional del Sur, Argentina Dr. José María Cabrera Marrero / Centro Tecnológico de Manresa, España Dr. Dionisio Antonio Laverde Catano / Universidad Industrial de Santander, Colombia Dr. Héctor D. Mansilla González / Universidad de Concepción, Chile Dr. Jesús de León Morales / UANL Dr. Mikhail Valentinovich Basin / UANL Dr. Juan Antonio Aguilar Garib / UANL Dr. Rafael Colás Ortiz / UANL Dra. Leticia Myriam Torres Guerra / UANL Dr. Konstantin Sobolev / UANL Dr. Maximiliano Asomoza Palacios / UANL Dr. Boris Ildusovich Kharissov / UANL Dr. Azael Martínez de la Cruz / UANL Dr. Héctor de León Gómez / UANL COMITÉ CIENCIAS DE LA TIERRA COORDINADOR: Dr. Carlos Gilberto Aguilar Madera / UANL MIEMBROS: Dr. Yam Zul Ernesto Ocampo Díaz / UASLP Dr. Gabriel Valdéz Moreno / Universidad Autónoma de Guerrero Dr. Antonio Cardona Benavides / UASLP Dr. Martin Alberto Díaz Viera / IMP Dr. Alberto Blanco Piñón / UAEH Dr. Juan Martin Gómez González / UNAM Dra. Elizabeth Chacón Baca / UANL Dr. Fernando Velazco Tapia / UANL Dr. Gabriel Chávez Cabello / UANL Dr. Javier Aguilar Pérez / UANL Dr. Uwe Jenchen / UANL Dra. Yolanda Pichardo Barrón / UANL

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CONTENIDO Editorial / 7 Premio de Investigación UANL 2015 Herminia G. Rodríguez Martínez Ciencia y sociedad / 8 Responsabilidad social empresarial: un acercamiento a Femsa Monterrey Emiliano Sánchez

Opinión / 12 Radiación solar en proyectos urbanos Carlos Leal Iga, Javier Leal Iga

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Andamiajes / 19 Cuando las paredes hablan Armando V. Flores Salazar

Sustentabilidad ecológica / 26 Desarrollo sustentable con ética Pedro César Cantú Martínez

Evaluación de la transferencia y especiación de arsénico en cultivos de maíz (Zea mays) / 33 José Martín Rosas Castor, Jorge Luis Guzmán Mar, Ma. Araceli Hernández Ramírez, Laura Hinojosa Reyes

Jerarquía espacial de la pobreza. Propuesta de un método nuevo con datos para México / 62 Jesús A. Treviño C.

Influencia del método de síntesis sobre la morfología y propiedades fotocatalíticas del WO3 / 40 D. Sánchez Martínez, Leticia M. Torres Guerra, E. Zarazúa Morín, C. Gómez Solís

Filogeografía (Herichthys, Perciformes: Cichlidae), nuevos: género (Nosferatu) y especie H. tepehua / 76 Mauricio de la Maza Benignos, Claudia Patricia Ornelas García, María de Lourdes Lozano Vilano, María Elena García Ramírez, Ignacio Doadrio

Óxido nítrico sintasa (iNOS), mediador antiviral frente al VHC / 70 Clara Patricia Ríos Ibarra, Sonia Lozano Sepúlveda, Linda Muñoz Espinosa, Ana Rosa Rincón Sánchez, Ana María Rivas Estilla

Actividades catalíticas del tantalato de sodio en la producción de hidrógeno por procesos fotoinducidos / 48 Leticia M. Torres M., Christian Gómez S., Isaías Juárez R., Juan Carlos Ballesteros P., Daniel Sánchez M.

Análisis de la inhibición y flexibilidad cognoscitiva en el adulto mayor / 56 Diana A. Romo Galindo, Xóchitl A. Ortiz Jiménez, Minerva A. García García, Ma. Candelaria Ramírez Tule

Imaginaria / 89 Los robots del hospital Zacaría Jiménez

Acuse de recibo / 91 Ciencia en breve / 93 Colaboradores / 96 Información para los autores / 100

Nuestra portada

Desarrollo de un proceso libre de cianuros para la electrodeposición de películas de cobre-zinc con aplicaciones en la producción de hidrógeno y latón comercial / 82 J. C. Ballesteros, L. M. Torres Martínez, I. Juárez Ramírez, C. Gómez Solís, A. M. Huerta Flores

Arriba: logo especial del Premio de Investigación UANL. Abajo: composición de paneles solares dentro de un foco, además el cielo despejado y césped creciendo. Diseño de portada: Francisco Barragán Codina. 6

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HERMINIA G. RODRÍGUEZ MARTÍNEZ

CiENCiAUANL

EDITORIAL

Premio de Investigación UANL 2015 El Premio de Investigación UANL, creado en 1981, para reconocer el quehacer universitario en el campo de la ciencia y la tecnología, en este 2015, celebra 33 años de llevarse a cabo. Anualmente se convoca a concurso en siete áreas del conocimiento: Ciencias Sociales, Humanidades, Ciencias Naturales, Ciencias de la Salud, Ciencias de la Tierra y Agropecuarias, Ciencias Exactas, Ingeniería y Tecnología. Los trabajos se someten a un riguroso proceso de evaluación, en tres etapas: regional, nacional e internacional. En la edición 2015 de este premio, participaron 147 trabajos en las siete áreas mencionadas. Una vez concluido el proceso de evaluación, y según la puntuación obtenida por cada trabajo, se dictaminó que los trabajos ganadores son los siguientes: En Ciencias Naturales el trabajo ganador es “Análisis filogeográfico del género Herichthys (perciformes: Cíclidos), con descripciones del nuevo género Nosferatu y H. tepehua n. sp.”, del Dr. Mauricio de la Maza Benignos, Claudia Patricia Ornelas García, la Dra. María de Lourdes Lozano Vilano, la Dra. María Elena García Ramírez y el Dr. Ignacio Doadrio. El trabajo ganador en el área de Ciencias de la Tierra y Agropecuarias, “Evaluación de la acumulación, transferencia y especiación de arsénico en cultivos de maíz y su riesgo potencial para la salud humana”, corresponde a los doctores Laura Hinojosa Reyes, José Martín Rosas Castor, Jorge Luis Guzmán Mar y Ma. Araceli Hernández Ramírez. En Ciencias de la Salud el trabajo ganador,“La regulación negativa de la expresión de óxido nítrico sintasa inducible (iNOS) está implicado en el efecto antiviral del ácido acetilsalicílico, en células que expresan el virus de la hepatitis C (VHC)”, es de las doctoras Ana María Guadalupe Rivas Estilla, Clara Patricia Ríos Ibarra, Sonia Amelia Lozano Sepúlveda, Linda Elsa Muñoz Espinosa y Ana Rosa Rincón Sánchez.

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En Ciencias Exactas hubo dos ganadores: “Elevadas actividades catalíticas del tantalato de sodio en la producción de hidrógeno por procesos fotoinducidos: influencia de un innovador método de síntesis termoquímico y del cocatalizador”, de la Dra. Leticia Myriam Torres Guerra, el Dr. Christian Gómez Solís, el Dr. Isaías Juárez Ramírez, el Dr. Juan Carlos Ballesteros Pacheco y el Dr. Daniel Sánchez Martínez. El otro ganador fue “Desarrollo de nanopartículas de WO3 (trióxido de tungsteno) para la purificación de agua contaminada con especies orgánicas vía fotocatálisis”, del Dr. Daniel Sánchez Martínez, la Dra. Leticia Myriam Torres Guerra, el Dr. Christian Gómez Solís y la Dra. Ma. Elvira Zarazúa Morín. El trabajo ganador en Humanidades se denomina “Análisis de la inhibición y flexibilidad cognoscitiva en el adulto mayor”, de las doctoras Diana Angélica Romo Galindo, Xóchitl Angélica Ortiz Jiménez, Minerva Aída García García y Ma. Candelaria Ramírez Tule. En Ciencias Sociales, el ganador se titula “Jerarquía espacial de la pobreza. Propuesta de un procedimiento nuevo y estudio de caso para México”, del Dr. Jesús Antonio Treviño Cantú. Finalmente, en Ingeniería y Tecnología, el trabajo ganador fue “Desarrollo de un proceso libre de cianuros para la electrodeposición de películas de cobre-zinc con aplicaciones en la producción de hidrógeno y latón comercial”, del Dr. Juan Carlos Ballesteros Pacheco, Dra. Leticia Myriam Torres Guerra, Dr. Isaías Juárez Ramírez, Dr. Christian Gómez Solís, MC Ali Margot Huerta Flores. CiENCiAUANL se complace en publicar la versión resumida de estos trabajos, al mismo tiempo que felicita a todos y cada uno de los ganadores. ¡Enhorabuena! * Universidad Autónoma de Nuevo León.

CIENCIA Y SOCIEDAD

EMILIANO SÁNCHEZ*

Responsabilidad social empresarial: un acercamiento a Femsa Monterrey

La responsabilidad social empresarial (RSE) es un tema con diversos puntos aún por consensuar. Esto ocasiona que su interpretación varíe en cada país e incluso en cada empresa. Siendo esta institución un ente de tan elevada influencia económica y social desde hace más de dos siglos, es indispensable que se aclare el alcance de un concepto que, desde tiempos recientes, juega el papel de mediador entre el actuar empresarial y el interés social. * eemiliano.sanchez@gmail.com

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Una de las dificultades para su aplicación es que la RSE tiene ante todo un carácter ético, es decir, no existen mecanismos para exigir un comportamiento socialmente responsable por medio de la ley. Por esta razón, la adopción de la RSE queda a expensas de la empresa, que responde únicamente a presiones comerciales, de competencia global o sociales, relacionadas directamente con el beneficio económico que obtiene. Lo que el siglo XXI ha dado en materia de responsabilidad social empresarial corresponde a la consecución de la tendencia surgida en la última década del siglo anterior: la institucionalización del buen actuar de la empresa ciudadana. Iniciativas de alcance global como

Qué es la responsabilidad social empresarial

el Pacto Mundial de Naciones Unidas, el Consejo Mundial Empresarial para el Desarrollo Sostenible o el Global Reporting Initiative, dejan claro que la responsabilidad social de la empresa es una realidad que ha ganado la batalla en el campo de las ideas. Sin embargo, las consecuencias del actuar empresarial, en materia laboral, ecológica, económica y social, demuestran que estas iniciativas siguen siendo insuficientes para llenar el vacío que la actividad empresarial trae consigo. De igual modo, el carácter ético o voluntario de estas iniciativas tiene como resultado que cada institución adopte la parte del cuadro que le es costeable asumir. En el presente texto veremos de manera breve qué es la responsabilidad social empresarial, así como uno de sus enfoques más vigentes, y haremos también una pequeña introducción al estudio de caso desarrollado en el trabajo del que este artículo se desprende: el caso de Femsa en Monterrey.

cha por mejorar la sociedad en que vivimos; por eso, el papel que debe tomar, según el concepto, es el de destinar una parte de sus recursos —no sólo económicos— para solucionar problemas y desafíos que enfrentan las sociedades actuales. Esto se realiza en conjunto con los integrantes de la organización, sus familias y la comunidad en general, con el fin de procurar una mayor estabilidad social y minimizar los impactos adversos que su actividad económica trae consigo. Una de las primeras definiciones del concepto se le adjudica a Kenneth Andrews en su obra de 1958, Ética en la práctica. Dirigiendo la corporación moral.1 Andrews decía que la RSE significaba la voluntaria restricción de una parte de la maximización de los beneficios, la sensibilidad a los costes sociales de la actividad económica y a la oportunidad de afrontar el poder societario a objetivos que son posibles, pero a veces menos atractivos económicamente, que deseables socialmente.

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En una amplia discusión sobre la definición del concepto de responsabilidad social de la empresa, diversos autores coinciden en que implica un costo ajeno al de sus actividades esenciales, que la voluntad de asumirla surge dentro de la organización, que es ajena a las exigencias legales y a las regulaciones gubernamentales que la rigen y que va de la mano con la voluntad de generar un bien social, tanto en sus empleados como en la comunidad o entorno en el que se desarrolla la empresa. Las implicaciones van más allá: la RSE plantea un compromiso de la empresa como protagonista en la lu-

Crear valor compartido: la propuesta de Porter y Kramer Uno de los planteamientos más vigentes y elaborados en términos de RSE es el que Michel Porter y Mark Kramer desarrollan en su obra Creating Shared Value. How to reinvent capitalism and unleash a wave of innovation and growth. Los autores comenzaron a trabajar el concepto de “crear valor” en 1999, y siguieron desarrollándolo hasta llegar a su última etapa en 2011. En su propuesta, se agrega valor cuando los beneficios sociales de las actividades de RSE realizadas por una empresa van más allá que el mero poder de compra de la suma invertida.2 Actualmente, la idea de crear valor compartido constituye un punto de referencia para numerosas empresas y organizaciones no gubernamentales a nivel mundial. La propuesta es una RSE estratégica, que implica lograr una relación simbiótica entre empresa y stakeholders (cada uno de los grupos afectados por la actividad de la firma; desde empleados hasta la sociedad en general, pasando por clientes, proveedores y comunidad local) en la que se crea “valor compartido” al invertir en aspectos sociales del contexto que refuerzan la competitividad de la compañía. En esta dinámica, el éxito de la empresa y el éxito de la comunidad se refuerzan mutuamente. Para lograr lo anterior, es necesaria una congruencia entre progreso societal y la cadena de producción de la empresa (la cual según Porter y Kramer,2 abarca desde la infraestructura corporativo-financiera, el manejo de los recursos humanos, el desarrollo tecnológico y las adquisiciones, hasta la logística interna, externa, la operación, las ventas y publicidad, y el servicio posventa), desechando cualquier intento por reducir los costos a corto plazo, uno de los errores más comunes del capitalismo actual. Una RSE estratégica implica realinear las operaciones con base en una estrategia enfocada en problemas sociales que la empresa, por sus fortalezas únicas, puede resolver mejor. Parte de esta estrategia es el mejorar habilidades, tecnología e infraestructura de las que la empresa depende, y aumentar la demanda en un sector especializado en el que la empresa es fuerte; todo con un enfoque social. De esta manera, cada compañía encuentra su modo particular de crear valor. Los autores hablan de ello como crear un círculo virtuoso, en el que se apoyan las causas correctas de los modos correctos, conectando el “dar” a mejorar el potencial competitivo de la empresa a largo

plazo. Bajo esta perspectiva, una RSE desconectada de los negocios esconde las verdaderas capacidades de las empresas para beneficiar a la sociedad.2-4 Femsa: acciones con valor Tal es el caso de Femsa (antes Cervecería Cuauhtémoc), una empresa que aprendió temprano que el “dar” trae beneficios mayores a sus costos, y desarrolló prácticas de protección a sus trabajadores que con el tiempo se convirtieron en sello y tradición regiomontana. Desde su origen, el eslogan de la responsabilidad social de Femsa ha sido “Acciones con valor”; y en su versión más actual, la empresa habla de la “creación simultánea de valor” (económico, social y medioambiental), una traducción casi directa del concepto de Porter y Kramer. Con un pensamiento afín al de los autores, Femsa se acerca a las comunidades en que tiene operaciones y busca mejorarlas mediante programas de intervención ligados al progreso social. Dichas mejoras fortalecen económicamente a las comunidades y, por ende, al mercado de Femsa y su reputación local, y proveen una mejor fuerza de trabajo. Tal como lo dicen Porter y Kramer: una comunidad, al tener sus necesidades cubiertas, aumenta sus aspiraciones y expectativas.4 Más aún, cuando la empresa invierte en plantas recicladoras, eficiencia energética y uso de energías reno-

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vables, en reabastecer y conservar fuentes naturales de agua, en mejorar su procesos de transporte y distribución,5 o en plantas tratadoras de agua y su distribución a comunidades marginales,5 está creando valor simultáneo al invertir en recursos que conforman sus materias primas, reducen sus costos y a su vez ayudan al medio ambiente y las comunidades locales. Lo mismo ocurre cuando la inversión se hace en mejorar las condiciones laborales de la fuerza de trabajo de Femsa. La empresa crea de este modo una relación simbiótica con sus stakeholders; pues, al mantener a su fuerza de trabajo atendida y con sus necesidades satisfechas, asegura su productividad y su lealtad, y refuerza así su propia competitividad. Tal como nos comentan dentro del corporativo, la responsabilidad social de Femsa descansa en dos ejes: los colaboradores y la comunidad. La RSE en esta empresa se percibe como un “valor transversal” que se hace evidente en una cultura, valores y filosofía que se enfocan en el respeto a la persona y a la comunidad, y son parte del ambiente laboral. La contraparte material de esta cultura hacia los empleados y sus familias se traduce en servicios médicos y de salud, educación, recreación y vivienda. A esta política se le conoce como “desarrollo social hacia el interior”. Pese a esta filosofía y valores “transversales” en la compañía, un acercamiento a las condiciones en que se trabaja en Oxxo, cadena de tiendas de comercio al detalle perteneciente a Femsa Comercio, nos permitió observar un distanciamiento de aquel modelo discursivo. Parte de este distanciamiento encuentra su justificación en el modelo bajo el que opera el negocio; un modelo que permite a la empresa deslindarse de una parte significativa de quienes operan las tiendas, y un significativo

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punto de quiebre en la responsabilidad social de Femsa. En nuestra obra completa, titulada Responsabilidad social empresarial, el caso de Femsa en Monterrey, analizamos a profundidad los mencionados puntos de quiebre entre una propuesta que en teoría busca crear valor simultáneo para empresa y sociedad, y una política de negocios que tiene como fin último el generar dividendos reduciendo costos de operación. Los invitamos a leerla. Referencias 1.

5. 6.

Mullerat, R. (2007). En buena compañía: La responsabilidad social de las empresas. Random House Mondadori, S.A. de C.V. México D.F. Porter, M. y Kramer, M. R. (1999). Philanthropy’s new agenda: creating value. Harvard Business Review, 77(6), 121–30, 216. Recuperado de http:// www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10662001 Porter, M. y Kramer, M. (2002). The competitive advantage of corporate philanthropy. Harvard Business Review, 516. Recuperado de http://www.expert2business.com/ itson/Porter HBR Corporate philantropy.pdf Porter, M. y Kramer, M. (2006). Strategy and society: The link between competitive advantage and corporate social responsibility. Harvard Business Review, (Diciembre). Recuperado de http://scholar.google.com/scholar?hl =en&btnG=Search&q=intitle:Strategy+& +society:+The+Link+Between+Competitive+A dvantage+and+Corporate+Social+Responsibility#0 Femsa (2012). Informe de sostenibilidad. Porter, M., & Kramer, M. (2011). Creating shared value. Harvard Business Review, (enero-febrero). Recuperado de http://unm2020.unm.edu/knowledgebase/universityleadership-and-governance/11-porter-creating-sharedvalue-ss-highlights.pdf

OPINIÓN

CARLOS LEAL IGA*, JAVIER LEAL IGA*

Radiación solar EN PROYECTOS

URBANOS El Sol es la fuente de todas las formas y expresiones de energía en el mundo. La existencia de los seres vivos no sería posible en ausencia de los organismos fotosintéticos, y éstos no existirían si nuestro planeta no tuviese un aporte continuo y efectivo de radiación solar. Los climas del mundo obedecen a esta relación Sol-Tierra, así como muchos fenómenos geológicos y oceánicos.1 La energía solar resulta del proceso de fusión nuclear que tiene lugar en el Sol. De esta energía, el motor que mueve nuestro medio ambiente, sólo 0.1% se utiliza en el proceso de la fotosíntesis, pero incluso esta cantidad es diez veces

mayor que el consumo de energía del mundo actual.2 El poder solar sigue siendo la más abundante fuente renovable de energía en la Tierra, el aprovechamiento de esta fuente de energía se encuentra como el reto de este siglo.3 El total de la energía radiante del Sol es notablemente constante. De hecho, la emisión de radiación solar comúnmente se ha denominado la constante solar, pero el término aceptado actualmente es la irradiación solar * Universidad Autónoma de Nuevo León. Contacto: clealiga@hotmail.com, jlealiga@yahoo.com.mx

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total (TSI), para tener en cuenta la variabilidad real con el tiempo. Hay ciclos en el número de manchas solares (áreas más frescas, oscuras en el Sol) y la actividad solar de aproximadamente 11 años. La variación en las mediciones de TSI es de ± 0.2%, las cuales se deben al ciclo de manchas solares. Estas variaciones se supondrían como mínimas, si se considera que la medición de la radiación en el espacio por los radiómetros más precisos es de ± 0,5%.3 La cantidad de radiación que se intercambian entre dos objetos depende de su distancia de separación. La órbita elíptica de la Tierra (excentricidad 0.0167) nos acerca más al Sol en enero y lo aleja más en julio. Esta variación anual se traduce en una variación de la irradiación solar de la Tierra de ± 3%. La distancia media del Sol a la Tierra es de 149, 598,106 km (92;955,953 millas), o 1 AU. La irradiación solar que llega a las capas superiores de la atmósfera se le llama radiación solar extraterrestre (Extraterrestrial Radiation ETR). Según lo medido por múltiples satélites en los últimos 30 años, la ETR es 1,366 ± 7 W/m2 en 1 AU. Según cómputos astronómicos, como el software de posición solar del National Renewable Energy Laboratory (NREL), la variación de la distancia Tierra-Sol causa una variación típica en la ETR de unos 1,415 W/m2, alrededor del 3 de enero; a unos 1,321 W/m2, alrededor del 4 de julio.3

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La atmósfera terrestre es un filtro constantemente variable para la TSI que alcanza a llegar al suelo. La cantidad de atmósfera que deben atravesar los fotones solares, también denominada la longitud del camino atmosférica o masa de aire (AM), depende de la posición solar relativa del observador. En esta masa de aire se genera la absorción de la radiación solar por el ozono, oxígeno, vapor de agua y dióxido de carbono. El ambiente despejado también contiene moléculas gaseosas, polvo, aerosoles, partículas, entre otros, que reduce la ETR cuando atraviesa la atmósfera. Esta reducción se debe a absorción (captación de la radiación) y dispersión (esencialmente un tipo complejo de reflexión) de los elementos que componen la atmósfera.3 Los rayos de luz del Sol se consideran paralelos para la mayoría de las aplicaciones y se les denomina irradiación normal directa (DNI), por lo general se estiman como la cantidad de radiación recibida anualmente por una superficie mantenida normal a la radiación entrante y se miden en kWh/m2/año. Esta cantidad es de particular interés para la construcción de instalaciones solares térmicas de concentración, las cuales se basan en seguir la posición del Sol.4 Se sigue investigando acerca de las propiedades de constituyentes atmosféricos para estimar su influencia sobre la magnitud de la radiación solar que se encuentra en varios niveles de la atmósfera y a nivel del suelo por

medio de mediciones con satélites, modelos matemáticos,5 y que efectúan mediciones de los flujos solares a nivel del suelo. Las mediciones a nivel del suelo permiten obtener un patrón estadístico del comportamiento de la atmósfera más preciso. Con el objetivo de evaluar el uso de la radiación solar en proyectos urbanos, se presenta el análisis de la potencialidad de aprovechamiento fotovoltaico en un caso de estudio ubicado en la zona de Escobedo, en el área metropolitana de Monterrey, Nuevo León. Determinando la cantidad de irradiación solar mensual medida a nivel de suelo, y con ella calcular los m2 de paneles fotovoltaicos que se requerirían para sustituir el uso de electricidad generada con recursos no renovables, en una casa promedio de un fraccionamiento diseñado con criterios bioclimáticos.

En la figura 2 se aprecia el caso de estudio (figura de rombo), ubicado en el Fraccionamiento Vida (Vivienda de Diseño Ambiental) en el municipio de General Escobedo, en el área metropolitana de Monterrey, Nuevo León. Este fraccionamiento ganó el Premio Nacional de Vivienda 2007, en la categoría desarrollo habitacional sustentable.8 En éste se aplicaron principalmente criterios de bioclimatismo y sistemas de energía solar pasiva en su diseño. Se plantea evaluar la potencialidad de aprovechamiento de sistemas de energía solar activa, al sustituir el total de consumo eléctrico de las viviendas con la energía generada por un sistema de paneles solares, considerando el promedio mensual de los consumos de electricidad de dos casas en la zona de estudio. Radiación solar en la zona

Descripción del clima Monterrey está geográficamente situado a 25º 40‘ latitud Norte y a 100º 18’ longitud Oeste, a una altitud de 540 msnm, el clima se clasifica como extremoso, principalmente caluroso y seco, pero con temperaturas templadas en las áreas más altas con heladas en invierno. Monterrey tiene una temperatura promedio de 23°C, aunque suele llegar a los 43°C en verano y a menos de 5°C en invierno. La humedad promedio es de 62%, y con lluvias fuertes durante los meses de julio, agosto, septiembre y octubre. Los vientos dominantes provienen del oeste y del sureste; estos últimos del cañón del Huajuco. En el invierno predominan los del norte, que en febrero y marzo soplan con mayor fuerza.6 En la figura 1 se muestra la estadística de los promedios de temperaturas medias, máximas y mínimas medidas en la estación “Observatorio Monterrey” de la CNA (Comisión Nacional del Agua) en el periodo de 1991 a 2002.7

Las mediciones de radiación solar se tomaron de las dos estaciones del Sistema Integral de Monitoreo Ambiental del Estado de Nuevo León9 más cercanas a la zona en estudio. La posición de las dos estaciones se observa en la figura 2 (círculos). La estación Norte en Escobedo se ubica en el fraccionamiento Santa Luz, y la estación Noroeste en la colonia San Bernabé.

Caso de estudio

Fig. 1. Temperaturas máximas, medias y mínimas en la Estación Observatorio de la CNA: latitud 25° 44' 01", longitud 100° 18' 17", altitud 515 msnm. Fuente: Elaboración propia.

Fig. 2. Localización de las dos estaciones meteorológicas y el caso de estudio en el área metropolitana de Monterrey, N.L. Fuente: Elaboración propia con base en datos de SIMA e IVN).9,10

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Las mediciones se muestran en la figura 3. Como se observa, el comportamiento de la radiación en las dos estaciones es muy similar, sin embargo, la estación Noroeste capta más radiación en verano que la Norte. En la tabla I se muestran los valores de la radiación solar mensual medida para las dos estaciones consideradas, así como el promedio de las mismas. Consumo eléctrico en la casa promedio Para determinar los consumos de la casa promedio del fraccionamiento se realizó una encuesta que arrojara los promedios mensuales de los gastos de energía eléctrica en dos casas. Con base en los consumos reportados en los recibos de la compañía de electricidad, los promedios de consumo por mes en 2012 se presentan en la tabla II.

El área en m2 de paneles fotovoltaicos se determinará en función del número de paneles necesarios, para satisfacer el consumo de energía eléctrica para la casa en estudio y la disponibilidad de radiación solar medida en las dos estaciones. Así, mediante la ecuación (1) se calculará la energía requerida en Wp, al considerar lo mencionado en el párrafo anterior, además de la eficiencia del panel y las pérdidas correspondientes.11-13

Tabla I. Radiación solar medida por estación y promedio.

Cálculo de paneles fotovoltaicos En el dimensionamiento de los sistemas fotovoltaicos de baja potencia, como las casas habitacionales, un concepto útil al trabajar con celdas solares es la unidad denominada potencia pico o watt pico (Wp).11 La potencia de todos los paneles fotovoltaicos se especifican en Wp, bajo lo que denominan condiciones estándar de prueba (STC, por sus siglas en inglés, Standard Test Conditions). El STC es un estándar de medición que permite la comparación de paneles de distintos fabricantes bajo las mismas condiciones de prueba.12 Un Wp representa la potencia eléctrica que entrega el panel cuando la irradiación sobre éste es de 1000 W/m2 (estándar o norma de certificación), con un espectro o composición similar a la radiación solar, y con una temperatura de 25º.13

Fig. 3. Mediciones de radiación solar en kW-h/m2/mes 2012 para cada una de las dos estaciones SIMA. Fuente: Sistema Integral de Monitoreo Ambiental (SIMA).

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Fuente: Sistema Integral de Monitoreo Ambiental (SIMA).

Tabla II. Consumo promedio de energía eléctrica por casa.

Fuente: Elaboración propia con base en encuestas de campo.

Donde Er es la energía requerida, en Wp; CoE el consumo de energía eléctrica promedio en kW-h/mes para la casa en estudio (tabla II); ProR la radiación solar promedio de las dos estaciones en kW-h/m2/mes (tabla I); ϕ el factor de pérdidas, Adim y α la eficiencia del panel. Las pérdidas en el sistema fotovoltaico se calcularán mediante la ecuación (2).

Donde ω son las pérdidas por sombras, polvo y suciedad = 8%;14,15 θ las pérdidas por envejecimiento de los cables = 3%;14,15 µ las pérdidas por baterías = 15%;14 β las pérdidas por el inversor = 15%.14,15 El panel fotovoltaico propuesto en el presente estudio es policristalino con 0.99 m de ancho, 1.74 m de largo, 1.719 m2 de superficie de captación y con capacidad de entregar 176 Wp en condiciones estándar SCT. Para este panel se determinó una eficiencia energética α de 0.12, basado en las características dadas por el fabricante. El número de paneles requeridos Np se calculará con la ecuación (3).

Donde Ep es la energía aportada por el panel, en Wp = 176Wp. Así, los m2 de panel que se requieren para satisfacer el consumo en la casa en estudio se calcularán mediante la ecuación (4).

Donde ATPR es el área total de paneles requeridos en m2 , y Ap el área de un panel, en m2 = 1.719 m2. RESULTADOS

Tabla III. Área y número de paneles requeridos.

de una casa habitación por energía solar, se realiza este ejercicio de sustitución. En la tabla III se observa que el mes que requiere más cantidad de metros cuadrados de paneles es noviembre, con 43.45 m2; debido a que en ese mes se presenta una menor captación de insolación en el año con un alto nivel de consumo. La mayoría de los lotes son rectangulares de 6 m de frente por 15 m de largo, con construcción en dos niveles de 42 m2 por planta, aproximadamente. Con esto se muestra que para instalar el sistema de paneles solares se necesitaría el total de área de losa disponible debiendo agregar aparte 1.45 m2, y significaría la instalación de 25 paneles de los citados en el apartado anterior para cumplir con la mayor demanda mensual. Además, con base en los resultados del estudio, se establece que al considerar las condiciones del mes crítico, noviembre, para la zona de estudio, la proporción de área de panel necesaria por cada Watt-hora de consumo es de 0.226 m2/W-h, siendo útil para evaluar la instalación de paneles fotovoltaicos para otra casa habitación o bien pensando en satisfacer una parte del consumo con paneles y el resto satisfacerlo con fuentes no renovables. CONCLUSIONES

Los resultados de calcular el área de paneles necesarios para satisfacer el consumo en la casa en estudio ATPR, se muestran en la tabla III. Suponiendo que la regulación energética gubernamental permitiera sustituir la energía eléctrica completa

En el presente trabajo de investigación, el objetivo de evaluar el uso de la radiación solar en proyectos urbanos se realizó con un análisis de la potencialidad de aprovechamiento fotovoltaico, en un caso específico de estudio

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ubicado en la zona de Escobedo dentro del área metropolitana de Monterrey, Nuevo León. Esto debido a que la cantidad de irradiación solar que llega al suelo depende de factores propios de cada zona geográfica como la latitud, nubosidad, humedad, polvo y smog entre otros. Además, el aprovechamiento del recurso solar para satisfacer los requerimientos eléctricos de una casa habitación a su vez depende de las condiciones del clima y costumbres de consumo propias del lugar geográfico específico. Por lo tanto, la cantidad tan grande de factores involucrados y variabilidad de los mismos, estrechamente relacionados con las condiciones climáticas, espaciales y sociales de cada zona geográfica, se determinó evaluar todos estos factores al calcular los m2 que se requerirían para sustituir el uso de electricidad generada con recursos no renovables en una casa para una zona específica. Del estudio se estableció que se requerirían 43.45 2 m de paneles solares para satisfacer totalmente el consumo eléctrico de una casa típica en esa zona de Escobedo, N.L., que representan 0. 226 m2/W-h.

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Con estos resultados ahora es factible evaluar el uso de paneles fotovoltaicos que aprovechen el recurso solar en proyectos urbanos en esa zona, y que permitan una comparación económica y ambiental, al sustituir parte o el total del consumo generado. Referencias 1.

Nahle Sabag, Nasif. (2011). Radiación solar en la capa exterior de la atmósfera terrestre y sobre la superficie terrestre (suelo y océano). Biology Cabinet. 7 de junio de 2011. Sen, Zekai. (2004). Solar energy in progress and future research trends, Progress in Energy and Combustion Science, Elsevier, Volume 30, Issue 4, Pages 367–416. Tom, Stoffe;, Dave, Renné; Daryl, Myers; Steve, Wilcox; Manajit, Sengupta; Ray, George y Craig Turchi (2010). Concentrating Solar Power Best Practices Handbook for the Collection and Use of Solar Resource Data. Technical ReportNREL/TP-550-47465. National Renewable Energy Laboratory, U.S. Department of Energy Office of Energy Efficiency and Renewable Energy Operated by the Alliance for Sustainable Energy, LLC. 1617 Cole Boulevard, Golden, Colorado 80401 303-275-3000 • www.nrel.gov

Franz, Trieb; Christoph, Schillings; Marlene, O’Sullivan; Thomas Pregger; Carsten, Hoyer-Klick (2009). Global Potential of Concentrating Solar Power. Solar Paces Conference Berlin, September 2009. National Aeronautics Space Administration (NASA). (2012). Surface meteorology and Solar Energy. A renewable energy resource web site (release 6.0). https:// eosweb.larc.nasa.gov/sse/ INEGI. (1981). Synthesis Geographic of México, Coordinación General de los Servicios Nacionales de Estadística Geografía e Informática, Secretaría de Programación y Presupuesto, Insurgentes sur 795, planta baja, Delegación Benito Juárez, México D.F. Comisión Nacional del Agua (CNA). (2002). Gerencia Regional Río Bravo, Subgerencia Técnica. Estación Observatorio Monterrey: Latitud 25° 44' 01", Longitud 100° 18' 17", Altitud 515 msnm. Nuevo León. IVNL. (2008). Nuestro Espacio. Boletín Informativo del Instituto de la Vivienda de Nuevo León, número 3, enerofebrero. http://es.served.com/doc/5438b57/Nu Sistema Integral de Monitoreo Ambiental (SIMA). (2012). Agencia de Protección al Medio Ambiente y Recursos

10.

11.

12. 13.

14.

15.

Naturales. Gobierno de Nuevo León, México. http:// www.nl.gob.mx/?P=med_amb_mej_amb_sima IVNL 2008. Nuestro Espacio, Boletín Informativo del Instituto de la Vivienda de Nuevo León, número 3, enerofebrero. Hermosillo, Juan (1995). Notas del curso: energía solar. Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Occidente (ITESO). Dpto. Proc. Tecnológicos Ind. Div. Ingeniería. Tlaquepaque, Jalisco. Style Oliver. (2012). Energía solar autónoma. Innovación en tecnología alternativa (ITACA). Sarmiento, Antonio. (2003). La hora pico. CUBASOLAR: Energía y Tu, Vol.22, Art.3. Abr-Jun 2003. http:// www.cubasolar.cu/biblioteca/Energia/revista22.htm Arenas Danny, Zapata Hodman (2011). Libro interactivo sobre energía solar y sus aplicaciones. Proyecto de fin de carrera en técnico en electricidad. Universidad Tecnológica de Pereira, Colombia. Igual, Enrique (2008). Instalación fotovoltaica de 100KW conectada a red sobre cubierta de nave en Cáceres. Proyecto de fin de carrera en ingeniero industrial. Escuela Técnica Superior de Ingeniería. Universidad Pontificia Comillas. Madrid, España.

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ANDAMIAJES

ARMANDO V. FLORES SALAZAR*

Cuando las paredes

hablan

Los objetos arquitectónicos como objetos culturales tienen tres dimensiones de estudio: sus realidades física, histórica y psicológica; las tres conjuntan el retrato hablado que aisladamente sólo pueden bocetar.1 Mientras que su descripción física habla de la materialidad del objeto, al incorporar la parte histórica se devela su dimensión social y con la lectura psicológica aparecen las transferencias humanas en él depositadas: origen, valor y aprecio de su existencia. Yo soy mi casa. * Universidad Autónoma de Nuevo León. Contacto: armando.flores@uanl.mx

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El objeto arquitectónico ejerce su mayor validez cuando a través de su estudio recreamos el retrato humano en sus dos realidades, indivisibles también: su individualidad y su colectividad. El objeto en sí no tiene valor propio, se valida como documento que facilita el retrato del hombre de un lugar y un tiempo determinados. Todo objeto arquitectónico sirve funcionalmente para lo que fue construido de origen, y de ordinario es alterado por los subsecuentes usuarios –cuando los hay–, adaptándolo para seguir satisfaciendo necesidades humanas particulares. Un ejemplo de ello en la ciudad de Monterrey es el edificio del “Colegio Civil”, se construyó –parcialmente– a finales del siglo XVIII, para hospital; en el siglo XIX se amplió para usos castrenses, primero, y luego para Colegio Civil del estado. Después, en el siglo XX, vuelve a crecer para la sede de la naciente Universidad de Nuevo León; y a nuestros días, ya en el siglo XXI, opera como Centro Cultural Universitario.2 Todas las etapas mencionadas permanecen documentadas en sus materiales de construcción, técnicas constructivas, sistemas de distribución funcional, manejo espacial, lenguajes estilísticos y otros más. Todos sus compo-

Todo objeto arquitectónico sirve funcionalmente para lo que fue construido de origen, y de ordinario es alterado por los subsecuentes usuarios

nentes dicen algo importante, desde los parlanchines vitrales en el Aula Magna, el tezontle volcánico y los azulejos poblanos en el imafronte, hasta la abstracción cromática rojinegra de los mosaicos de pasta en los pavimentos de los andadores. La sobrevivencia de los objetos arquitectónicos documentales es demasiado frágil, la gran mayoría desaparece tras sus primeros usuarios, muchos otros por fenómenos naturales como las frecuentes inundaciones por lluvias, vientos racheados, incendios, explosiones, etcétera; otros más, por ampliación de calles, macroplazas y proyectos oficiales; también por cambios de uso de suelo para asentar centros comerciales, estacionamientos, con-

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juntos universitarios –U-Erre, Metropolitana, ÚNIcA, etc.–, viviendas en condominio; cambios de propietario o el degradante abandono tras el cierre de actividades por desavenencias laborales o cambios de mercado, entre otros más. Si la arquitectura es el más fiel retrato del hombre por ser el objeto con más transferencias humanas, entonces se puede decir de la simbiosis de hombre y arquitectura; de su mutua y permanente asociación, de siempre ir juntos, de ser una el espejo del otro, de su irrenunciable relación simétrica. Luego, también se puede decir que lo que sucede a uno es la realidad del otro; que la gracia y la desgracia les es común, que la personalidad del objeto proviene de los gustos del sujeto y, entre otras muchas, que también la salud y la enfermedad les son no sólo comunes sino mancomunadas. Las enfermedades humanas suelen clasificarse como somáticas y psicosomáticas; y las más comunes o evidentes de las somáticas son las heridas, las quebraduras, las amputaciones, los resfríos y calenturas, la dermatitis, el cáncer, el infarto, el sobrepeso y la desnutrición, entre otras. Las también comunes consideradas psicosomáticas son la ansiedad y la depresión, con sus respectivos trastornos de estrés, pánico, fobias, obsesión, compulsión, tristeza, culpabilidad, abandono, etc. Con otros nombres, la fábrica arquitectónica padece por transferencia lo mismo que la fábrica humana. Es desde la psicología que estas manifestaciones pueden entenderse e interpretarse. La dimensión psicológica ampara y da cabida a todas aquellas referencias arqui-

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tectónicas de origen filosófico, metafísico, ontológico, teológico, fenomenológico, analógico, utópico, estético, poético, literario, hermenéutico, lingüístico, artístico, fantástico y muchas, muchas más. Es su nivel más complejo de estudio y a la vez el más revelador. Muchas voces caben aquí y ahí para su decodificación, basta recordar que Bertolt Brecht decía parecerse al que lleva el ladrillo consigo para mostrar al mundo cómo era su casa; Mario Benedetti nos advierte en un poema, “No cabe duda / ésta es mi casa / aquí revivo / aquí sucedo / ésta es mi casa detenida / en un capítulo del tiempo”. Víctor Hugo recreó en el jorobado Quasimodo no sólo las gárgolas de la techumbre, sino todo el cuerpo exógeno, áspero y erizado de la Catedral de Nuestra Señora de París. Gastón Bachelard pidió al constructor una casa “arraigada en la tierra profunda, con piedra para las paredes, madera bajo sus pies y madera en el techo y una ventana angosta, pues cuanto más pequeña es la ventana más lejos ve, y ve bien, ese ojo de la casa”;3 Alfonso Reyes confesó llorar la ausencia de su casa infantil “con un sentimiento de peregrinación, con un cansancio de jornada sin término”, y en uno de sus Insomnios, advierte que “Una ciudad escondida debajo de mi almohada / en las pausas de la noche / labra y bulle / sufre y canta / si se escurren por los muros / las cien voces de la casa / no lo sé”.4 José Saramago –dolido e impotente– recuerda como sinónimos la casa y Josefa, su abuela nonagenaria: “Estás vieja, dolorida … llegas al final de tu vida … viga maestra de tu casa, fuego de tu hogar … casa de tejas y suelo de tierra apisonada … pero por qué abuela, por qué te

sientas al umbral de tu puerta, abierta hacia la noche estrellada e inmensa”. Eduardo Galeano en El libro de los abrazos5 nos comparte: “Y también nosotros habíamos encontrado la alegría en esa casa ahora jodida por la mala racha … así que esa casa entristecida, esa casa barata y fea, en un barrio barato y feo, era sagrada”. A este contingente de literatos hay que agregar las expresiones de pintores, escultores, dibujantes, escenógrafos, fotógrafos, músicos, bailarines, todos acompañados por un sinfín de testimonios en los terrenos de la metáfora, la parábola, el acertijo, la paradoja, la teoría, el teorema, el axioma, el simbolismo y demás similares. Esa dimensión se hizo más presente en mí cuando Janet Aguirre y Andrés Luna me invitaron a trabajar juntos una vez más, ahora en el proyecto cinematográfico Al olvido, nombre provisional de un largometraje en que se explora la memoria arquitectónica de la ciudad, en edificios icónicos como reflejo valuatorio de la sociedad a la que pertenecen. Una maderería, una fábrica de muebles, una estación de ferrocarril, una fábrica de ropa y una embotelladora de agua gasificada son sus objetos de estudio por tener en común el abandono y por extensión el olvido, fenómenos que desde la perspectiva hu-

mana son la antesala de la negación, del estar sin ser, de la temida desaparición, de lo equivalente a la muerte. Una serie de preguntas y sus respuestas ayudaron a centrar la intención del proyecto y mi desempeño en éste. La película –me dijeron– gira en torno a la memoria ciudadana vista desde el ángulo de la arquitectura, y cómo ésta se vuelve un reflejo de la sociedad en la que la memoria, los edificios y el pasado industrial de la ciudad son un buen pretexto para abordar el tema. Parte de tales preguntas para el diálogo aparejadas con sus respuestas fueron: ¿podemos hacer una lectura de un edificio y en la misma encontrar rastros de nosotros mismos o rastros de la sociedad? ¿Podemos verlos como espejos o lectura de la sociedad? ¿Recordamos los lugares que habitamos como una extensión de nuestro cuerpo, de nuestro espíritu? ¿Dónde reside la memoria colectiva? ¿El olvido es otra forma de recordar? ¿Los edificios guardan el espíritu del pasado, tienen espíritu? Esas y otras preguntas fueron respondidas desde el campo de la lectura física, histórica y psicológica de los objetos arquitectónicos en estudio. Sin embargo, el tema central del abandono y la soledad cae más en el campo de lo psicológico, en lo general,

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y de lo fenomenológico en lo particular; pues, lo más interesante y emotivo de mi participación en el proyecto fue darle voz, sentimiento y pensamiento a los edificios en estado de abandono. Animar objetos es ya realidad cotidiana en el invasivo mundo de la animación en video o cinematográfica, en la cual lo más común es humanizar y darle voz a la casa, a la puerta, a la cerradura, a la ventana, a la chimenea, a la gárgola y a cualquier otro elemento de ella. Con base en ello, démosle voz humana al objeto cultural más humanizado. Todavía recuerdo cuando surgí en la idea de los hombres: hubo juntas, reuniones, informes sobre la forma que iba tomando, se discutió sobre todas las partes que me componían y su distribución, el sistema estructural y el sistema constructivo, las instalaciones, los equipos para la producción, la apariencia, la seguridad, el sistema contra incendios, el mantenimiento y tantas más. Concluida la gestación me fincaron en un predio amplio, la tierra fue abierta para anclarme en ella; se trabajó día y noche y pronto apareció la estructura esquelética, los muros, con énfasis en la forma, el ornato, la apariencia y, como consecuencia de ellos, el espacio interior y exterior, la función de sólidos y vacíos y la personalidad o estilo. Mucha gente estuvo atenta a mi aparición en el sitio: vecinos, pasajeros de camiones urbanos, automovilistas, vendedores ambulantes y proveedores registraron en su memoria cómo fui tomando forma; se hicieron muchas preguntas y apuestas sobre mi altura, mi uso, mi terminación o mis dueños. Ya concluido del todo y listo para entrar en funciones, pusieron mi nombre en la fachada principal, un nombre familiar, para orgullo de mis propietarios –me sentí como otros Ancira, Holck, Chapa, Benavides–. Y antes de entrar en funciones de trabajo para lo que fui construido, hubo una ceremonia de inauguración con un ritual religioso; me rociaron con agua bendita, como un bautizo, se oró en procesión. En la comitiva, estuvieron presentes los familiares, los socios, invitados de honor, empleados de confianza, también niños. Se festejó con sonrisas, alimentos y bebidas; hubo música y al final del evento se expresaron los parabienes de un largo futuro colmado de éxitos y beneficios. Al día siguiente apareció la nota periodística con muchas fotografías mías como nuevo miembro en el paisaje de la ciudad; también abundaron las felicitacio-

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nes de amigos, conocidos y proveedores; otro tanto se difundió en los noticieros de radio y televisión. Sobre todo fui el motivo de conversación de la mayoría de la gente, y pasé a formar parte de su memoria como un referente más de la ciudad. Ese día se abrieron animosamente mis puertas a los obreros, empleados administrativos, proveedores y demás usuarios de mis instalaciones. Me llené de satisfacción y orgullo por ser tan eficiente y dar comodidad a todas las actividades previstas para la administración, producción, almacenaje, control, alimentos, aseo, servicios, previsión y otras más. Me llené no sólo de voces humanas, de esperanzas, de planes y de proyectos, sino también de sueños, de fantasías, de alegrías y seguridades. Todo en mí funcionaba a la perfección: mis techos desaguaban con eficiencia la lluvia sin importar su fuerza; mis ventanas permitían la iluminación, la ventilación y las vistas exteriores para el descanso visual; mis muros delimitaban las funciones y lo exterior de lo interior. La iluminación facilitaba el proceso de producción; la música de fondo hacía más ligero el turno de trabajo, y lo que más me hacía feliz era el área de servicios de los empleados: el comedor, la cocina, los vestidores y los servicios sanitarios donde la convivencia afloraba con alegría y satisfacción; la risa y el canto eran su constante expresión. Así pasó mucho tiempo, formé parte de un periodo de bonanza y orgullo para todos los regiomontanos, y se me consideró como símil de su identidad y factor de desarrollo nacional. Me comencé a preocupar cuando en las oficinas administrativas se iniciaron acaloradas discusiones acerca de los costos de la materia prima, del comportamiento del mercado, de la competencia externa, los contratos colectivos de trabajo, las políticas hacendarias y otros temas que terminaron reduciendo paulatinamente la producción y, en consecuencia, el personal operativo de todos los niveles. Poco a poco fueron quedando sin uso parte de mis instalaciones, disminuyéndose en mí las voces humanas y dando cabida al temido silencio. Recuerdo con tristeza la liquidación del personal, las cartas de recomendación para trabajar en otras empresas, el llanto incontenible de obreras y secretarias, el desalojo de las bodegas y la disminución de materias primas y productos procesados, el cierre de puertas y ventanas y el chirriar metálico cortando los circuitos de energía eléctrica y otros servicios. Por cierto tiempo, sólo escuché el alborozo de las palomas

en el techo y las voces de los veladores en el cambio de turno, su monótono recorrido por las instalaciones, el eventual ladrido de su perro acompañante con la respuesta de otros perros lejanos y a la hora de los alimentos la música regional en su radio portátil. Fue tan prolongado el silencio que no me percaté cuando dominó por completo. Algún día nublado y húmedo dejaron de venir los veladores con su radio y su perro, dejándome totalmente solo, abandonado a mi suerte. Hoy, cada día que pasa progresa el deterioro, tengo goteras en los techos, los vidrios rotos dejan libre acceso al viento y lo que en él vuela; la lluvia me humedece por tiempo prolongado y los cambios de temperatura me desgastan, hay grietas en pisos y muros. Algunos furtivos visitantes nocturnos saquean mis partes fáciles de desmontar y otros se drogan hasta perder el sentido; por fuera me han llenado de grafitis las paredes y ventanas, estoy lleno de polvo y la basura se acumula en los rincones y recovecos, se ha obstruido la salida del agua en las bajantes pluviales; me habitan roedores, arácnidos e insectos, con abundancia de hormigas y termitas; algunos pájaros anidan en mi interior, las hierbas y arbustos crecen por doquier y sus raíces penetran mis entrañas. A veces, de día me lleno de rayos de sol y considero la posibilidad de que llegue una brigada de hombres para restaurarme y ponerme en uso de nuevo,

pero al llegar la noche me da por pensar todo lo contrario. Me siento solo, enfermo, inútil, inservible; tengo miedo, porque presiento las consecuencias del deterioro y la soledad. Mi origen humano lleva consigo también un fin humano… Sin embargo, como objeto cultural también tengo esperanza de tarde que temprano ser de nuevo habitado.

Los edificios son documentos patrimoniales y referencia directa del hombre y sus circunstancias; son objetos de reflexión que nos dicen del hombre más que de sí mismos. Conservarlos en uso es ganancia de todos y beneficio para siempre. Referencias 1. 2. 3. 4. 5.

Armando V. Flores. Arquicultura, UANL, Monterey, 2001, pp. 56-59. Armando V. Flores. Memorial, UANL, Monterrey, 2007. Gastón Bachelard. El derecho de soñar, FCE, México, 1985, p.113. Alfonso Reyes. Constancia poética, FCE, México, 1959, p. 183. Eduardo Galeano. El libro de los abrazos, S XXI, México, 2014, p.182.

ADENDA De la inmemoria urbana ANDRÉS LUNA RUIZ La inmemoria reanima el pasado en el presente y conjura aquellos futuros posibles y olvidados. La línea del tiempo se fragmenta en un cúmulo de imágenes y afectos que cifran un presente distinto. Chris Marker

Inmemoria es un término acuñado por el cineasta Chris Marker. Para él representa ese espacio en el que se alojan los recuerdos que no tienen lugar en la memoria o en la historia; no se trata de falta de memoria, sino de memoria repudiada. El cine es la incubadora de la memoria. A través de la pantalla volvemos visibles los recuerdos: cosas tan senci-

llas como reuniones familiares o tan producidas como películas de alto presupuesto. Desde este medio es posible el registro de la memoria y también de la inmemoria; lo olvidado reaparece ante nuestros ojos y el olvido se vuelve otra forma de recuerdo. Al buscar esa inmemoria fílmica me encontré en la red con una filmación realizada en súper 8, de la demolición del Cine Elizondo, anteriormente ubicado en la calle Zaragoza, en la actual Macroplaza. El video muestra el proceso de demolición del edificio en el que se alcanzan a ver algunos decorados orientales aún y las enormes paredes de la sala. Concluye con la pantalla inundada por el humo que desprende la detonación, la bruma y una espesa textura entre blanco y gris nos la impide ver. A partir de ese momento, la ciudad pierde otro edificio detrás de la densa capa de polvo y escom-

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bros que deja la destrucción. Sólo queda el registro de lo derruido como memoria fiel para algunos e inmemoria para otros. Este registro me hace pensar en los edificios como memorias físicas de la sociedad, guardianes de un pasado histórico y estático. Al circular por el centro de la ciudad de Monterrey, pasamos por alto a los guardianes silentes, observamos los edificios como algo cotidiano; no llegamos a profundizar en las múltiples lecturas que éstos nos ofrecen, no encontramos en ellos un espejo social. La cotidianidad ha envuelto los edificios de inmemoria del pasado; entonces, ¿dónde reside nuestra memoria física? La ciudad es un anecdotario enorme: cada lugar, cada esquina, cada calle detona la memoria instantánea. Leer un edificio es igual de enriquecedor que ver un documental histórico o leer una crónica. La cotidianidad se vuel-

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ve el obstáculo principal de la puesta en valor tendría un edificio. Los muros se deterioran, los estilos cambian, y eso nos habla; la ciudad pone su memoria en sus edificios, en sus calles, esperando que alguien descifre los mensajes. La sociedad vive en caos, no se permite detenerse un momento para observar su entorno, conocer su historia, reconocer su identidad. Vivimos escribiendo la historia. Nuevas memorias que no se impregnan a ningún sitio. Hoy en día tiene más valor un video de la demolición de un edificio que tener cualquier inmueble abandonado de la ciudad. Transitamos en una línea de tiempo presente muy delgada, y nuestro pasado más cercano y directo se vuelve parte de esa inmemoria colectiva. ¿Dónde queda archivada la historia? ¿Dónde está nuestro pasado? ¿Transitamos en la inmemoria infinita?

SUSTENTABILIDAD ECOLÓGICA P C EDRO

ÉSAR CANTÚ MARTÍNEZ*

Desarrollo

SUSTENTABLE con

ÉTICA A lo largo de la historia de la humanidad, particularmente hasta el siglo pasado, la naturaleza se consideraba como perpetua e inquebrantable, que si bien conllevaba cambios, invariablemente fue siempre autosuficiente para recobrarse sin conflictos, inclusive de las embestidas del ser humano. Sin embargo, este enfoque se ha alterado absolutamente con el accionar de los avances tecnocientíficos derivados de la ciencia moderna, y esencialmente durante el siglo XX. Por esta razón, el ser hu-

mano se ha convertido, ostensiblemente, en una amenaza para la prolongación de la vida en el planeta, debido a que no sólo cambia y manipula la naturaleza, sino que además atenta contra su propia existencia. Lo anterior nos lleva a considerar que se ha suscitado una trasformación del pensar y accionar del ser humano; * Universidad Autónoma de Nuevo León, FCB. Contacto: pedro.cantum@uanl.mx; cantup@hotmail.com

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por este motivo, hoy en día, las cuestiones éticas y sus valores inmanentes se han constituido en el centro de la política y gestión del desarrollo sustentable. Particularmente, porque el desarrollo sustentable se ha orientado a la búsqueda de una comunidad más solidaria y responsable con el entorno, de tal manera que se considera como “la inmejorable forma para prolongar y propiciar las condiciones que faciliten la subsistencia de nuestra sociedad” (p. 84).1 ¿Cómo se erige el desarrollo sustentable? En la década de los setenta comenzó esta preocupación de forma masiva, con la reunión de Estocolmo (Suecia) en 1972, denominada Medio Ambiente Humano,2 la cual acogió las primordiales inquietudes de los jefes de Estado, las colectividades académicas y científicas, así como de organizaciones no gubernamentales sobre la proble-

mática ambiental, la cual comprendió grandes polémicas sobre el antagonismo entre el crecimiento económico y la conservación del medio, además de la alta explosión demográfica, como se denominaba al impacto del crecimiento de la población en el medio ambiente. Sin embargo, esta intranquilidad manifiesta da inicio con obras como las de Rachel Carson,3 Barry Commoner4 y Garret Hardin,5 en los años sesenta. Más tarde dio paso, a inicios de los años setenta, a documentos como “Población, recursos y medio ambiente”, publicado en 1970 por Paul R. Ehrlich y Anne H. Ehrlich,6 y más adelante a “Los límites del crecimiento”, informe elaborado en 1972 por el Club de Roma.7 A partir de entonces, se ha suscitado una creciente serie de discusiones y debates sobre el desarrollo sustentable, cuyo concepto generalizó, a partir de la publicación del Informe Brundtland en 1987, la Comisión Mundial sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo.8 En este docu-

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mento se gesta como una novel matriz de pensamiento con un alto contenido de praxis, que germina como una nueva representación para la gestión de los recursos naturales, como también de un nuevo modelo de relaciones humanas. Es así que se llegó a la Conferencia de Río de Janeiro en 1992, que estableció la Agenda 21, conformada por una serie de puntos que deben acogerse para adoptar la sustentabilidad,9 que se ha definido como “desarrollo que satisface las necesidades del presente sin comprometer las capacidades que tienen las futuras generaciones para satisfacer sus propias necesidades” (p.67), concertado por la Comisión Mundial para el Medio Ambiente y el Desarrollo,8 que más tarde fue reformada en Johannesburgo (2002), al añadir que se busca conjuntamente la supresión de la pobreza, además de fortalecer la equidad social.10,11 Y se llegó recientemente a la reunión de Río +20, en Río de Janeiro (Brasil), tras 20 años de la pro-

mulgación de este concepto que se ha seguido como derrotero, y que sintetiza la mayor de las preocupaciones del ser humano: su permanencia en torno a la búsqueda de un equilibrio entre las dimensiones económica, social y ambiental en que subsiste.2,12 La ética encaminada hacia la sustentabilidad La ética como ciencia y filosofía de los aspectos de carácter moral, desde la perspectiva de Sanz Ferramola y Medina,13 se constituye en un área del conocimiento que aplica esencialmente a tópicos controvertidos, asiduos disensos y consensos sociales. La ética, en este marco de referencia, asevera que recurre a la interdisciplinaridad para logar una lógica desde cada punto de vista, para hallar así un característico orden que conduzca a preceptos comunes. Por esta razón, en cuanto a las acciones llevadas a cabo por el ser humano, sean de orden individual o colectivo, la

ética se torna idispensable, ya que las acciones conllevan consecuencias de manera directa o indirecta a otras personas, cercanas o distantes; por ende, comprende una significativa complejidad que se instituye como un dilema, debido a lo diverso de la cultura social en que se puede desenvolver este acto, pero particularmente por los deberes que se construyen y proyectan hacia las generaciones venideras. En el marco de las declaraciones de desarrollo sustentable, Zahedi y Gudynas14indican que la Declaración de Estocolmo, resultante de la reunión que sobre Medio Ambiente Humano se desarrolló en 1972, no toca expresamente la ética, pero sí aseveran que en la declaración se vislumbra un cambio en la forma de juzgar y se advierte una evaluación distinta, que irrumpe particularmente sin restricciones temporales, y considera claramente el porvenir, en que se observa un cambio en la forma de valorar. El aspecto se mantuvo en todas las otras declaraciones emanadas de Río de Janeiro en 1992; Johannesburgo en 2002, hasta llegar a la reunión de Río +20, en Brasil 2012. Por ende, la ética, tanto explícita como implícitamente, ha intervenido en forma relevante en los debates internacionales con respecto a los aspectos que atañen al desarrollo sustentable, y consecuentemente ha conducido una profusa actividad en la elaboración, revisión y aprobación de pautas, como reglas y principios éticos con el objeto de proteger a las personas, para evitar conflictos y disputas, en nuestra sociedad. Asimismo, en el marco del Simposio sobre Ética y Desarrollo Sustentable, celebrado en Bogotá, Colombia, en mayo de 2002, se promulgó el “Manifiesto por la Vida. Por una Ética para la Sustentabilidad”,15 en el que se exterioriza que el desarrollo sustentable pretende tutelar la edificación de una nueva racionalidad social y productiva, amparada ésta en el hecho de reconocer que la crisis que hoy se padece reside en el contexto social, y es “una crisis moral de instituciones políticas, de aparatos jurídicos de dominación, de relaciones sociales injustas y de una racionalidad instrumental en conflicto con la trama de la vida” (p. 1).15 Sin embargo, además anotan categóricamente que estos preceptos del desarrollo sostenible no se han traducido en una ética como un cuerpo de normas de conducta que reoriente los procesos económicos y políticos hacia una nueva racionalidad social y hacia formas sustentables de producción y de vida (p. 2).15

Por ende, se apela particularmente a la construcción de una ética para la sustentabilidad, que se apoye en la responsabilidad moral, tanto de las personas como de los conjuntos sociales y de las estructuras de gobierno, con el fin de acceder a la prolongación de la vida y mejorar las condiciones de calidad de la vida, en la comprensión y razonamiento de las complicadas interacciones que se suceden entre el ser humano y la naturaleza. No obstante, este manifiesto también indica que la ética para la sustentabilidad requiere de pautas para encaminar los procederes particulares de las personas, así como de los grupos sociales, entre éstas se citan las siguientes: ética de una producción para la vida, ética del conocimiento y diálogo de saberes, ética de la ciudadanía global, el espacio público y los movimientos sociales, ética de la gobernabilidad global y la democracia participativa, ética de los derechos, la justicia y la democracia, ética de los bienes comunes y del bien común, ética de la diversidad cultural y de una política de la diferencia, ética de la paz y el diálogo para la resolución de conflictos, ética del ser y el tiempo de la sustentabilidad. A esta valiosa aportación le siguió la Declaración Universal sobre Bioética y Derechos Humanos, el 19 de octubre de 2005, por parte de la UNESCO,16 que señala que éstos se erigen dada la excepcional capacidad que posee el ser humano para reflexionar sobre su propia existencia y su entorno, así como para percibir la injusticia, evitar el peligro, asumir responsabilidades, buscar la cooperación y dar muestras de un sentido moral que dé expresión a principios éticos.

Sin embargo, de esta declaración, aunque cuenta con un alcance remitido a la medicina y ciencias de la vida, su aplicación está motivada por los avances que la tecnología ha sostenido, y cómo ésta ha incidido grandemente en los seres humanos. Estas declaraciones son resultado de la manera paulatina en que transcurre el avance de la cultura del dominio de la naturaleza, a partir de la ciencia moderna, la cual se sobrepuso a la interacción de la cultura de veneración y cuidado de la naturaleza, y sustituyó así el añejo fundamento de las agrupaciones indígenas y de las comunidades orientales.17 Ya que esta cultura depredadora, tanto política como económicamente, se extendió no sólo a la naturaleza, sino también a la sociedad humana,

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y generó un proceso de transformación permanente, que ha cambiado los pensamientos y valores del hombre, y que lo ha conducido por la vía de constantes amenazas de desastre social y natural, durante gran parte del tiempo. Precisamente así, la ética se constituye en una variable medular que revela las distintas modalidades de los cambios y es una unidad fundamental, aun en el desarrollo sustentable, puesto que las conductas y los estilos de vida revelan los valores que rigen las formas en que se gestionan los recursos. Por lo tanto, como señala Téllez Fabiani:18 El saber científico nos impone una certeza sobre el futuro: sabemos, de alguna manera parcial, pero probable o posible, que extrapolando las condiciones actuales la relación de los seres humanos y la naturaleza será violenta si no hacemos algo en la actualidad (p. 37).

En esto, el requerimiento de un vaticinio con condiciones de una interpolación en el futuro con situaciones de exageración, es conveniente para que la ética retome sus obligaciones y compromisos adecuados debido a que Los medios de los principios éticos son los ‘experimentos mentales’ que son hipotéticos en las premisas, pero son conjeturales en la inferencia. De la reflexión sobre lo posible surge la necesidad de principios nuevos que orienten las acciones” (p.39).18

sito de reconocer y estudiar sus actos, así como sus valores, con el propósito de conducirlo por espacios más constructivos, útiles, nobles y armónicos con su entorno natural y social. Actualmente, es inexplicable que la ciencia y la tecnología aplicada conserve la capacidad de producir cuanto sea necesario para satisfacer las demandas de la sociedad; sin embargo, un gran número de población en el mundo mantiene una vida miserable, por debajo de los requerimientos actuales. Tan sólo este ejemplo: mientras millares de seres humanos mueren de hambre o cuentan con una alimentación insuficiente, aproximadamente una tercera parte de los alimentos que se producen para el consumo humano se desaprovecha, esto equivale a 1.300 millones de toneladas al año, que de aprovecharse alimentarían a todo el continente africano; tan sólo en Europa y América del Norte se derrochan entre 95 a 115 kg/año/per cápita, comparado con los 6 a 11 kg/año/ per cápita que se suscita en África y en el sur y sudeste de Asia.21 Por lo tanto, con lo arriba citado, incumbe reflexionar desde una perspectiva teleológica, en la cual se reconoce que los seres humanos deben instituir sus propias pautas éticas, pero la naturaleza y el entorno social en que se subsiste, deben tornarse en el marco de observación y advertencia, que ha de suministrar los sendas para desplegar y progresar en una adecuada vida moral.22 Conclusiones

Se debe recordar, como lo señala Marcos,19 que “La ética tiene [….] también una base racional. Se puede argumentar acerca del bien y del mal de nuestras acciones y también de nuestros criterios morales”. (p.17) Por lo tanto, el enjuiciamiento ético de los hechos, sin postulados a priori, debe partir primeramente de un conocimiento de los eventos, para pasar luego un análisis y evaluación, y finalmente establecer un juicio, considerando el sentido de los cambios y el ritmo que seguirían éstos.20 Por consiguiente, la ética se percibe como la exploración e indagación de un contexto general que permite el manejo de escenarios, contrariedades, conflictos y apremios, y no como un esquema para la obtención definitiva de una respuesta; más bien, busca configurar consensos y soluciones de carácter colectivo, alejándose así de un sistema cerrado de valores morales. Es así que la ética se conduce por el sendero de mejorar las relaciones sociales, y muy esencialmente obra en el modo personal y colectivo del ser humano con el propó-

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Como se ha advertido, el proceso de avance en la ciencia y la tecnología, más el apego a un desarrollo, simplemente sostenido en el crecimiento económico, impuso diferentes ritmos en las relaciones entre economía-naturaleza-sociedad, cuyas disonancias se reflejaron en apremios preponderantemente en lo local y en el entorno, que paulatinamente perturbó a las poblaciones. Es así que la ética, permeada hacia el desarrollo sustentable, traza la pertinente e ineludible mediación que en estos ámbitos debe existir entre el razonamiento y las costumbres, hábitos y normas de convivencia del ser humano, con la intención de que conquiste un estado de conocimiento y conciencia renovado, sobre la postura esencialmente que guardan sus espacios de vida, que en el marco del desarrollo sustentable comprenden las dimensiones económica, social y ecológica. De forma concluyente, un desarrollo sustentable con ética nos permite identificar en este tiempo que la con-

ciencia del ser humano ha ido transfigurándose en una conciencia universal, se ha transfigurado en aspectos que abarcan los valores de la vida, la libertad, la equidad social, la solidaridad y el respeto a la naturaleza. Estos valores se fundamentan en el hecho del valor absoluto que poseen todas las personas, pero esencialmente en el reconocimiento a la dignidad humana y derechos humanos, que deben prevalecer si deseamos florecer en una sociedad de seres racionales. Referencias 1. 2.

3. 4. 5. 6.

Cantú-Martínez, P.C. (2012). El axioma del desarrollo sustentable. Revista de Ciencias Sociales. No. 137 (III): 83-91. Cantú-Martínez, P.C. (2013). Razonamiento socioambiental acerca del desarrollo sustentable. CiENCiAUANL, 16 (64): 32-36. Carson, R. (1962) Silent spring. Greenwich: CT, Fawcett. Commoner, B. (1963). Science and survival. New York: Viking Press. Hardin, G. 1968. The tragedy of commons. Science, 162: 1243-1248. Ehrlich, P. R. & Ehrlich, A. H. (1970). Population, resources, environment: issues in human ecology. San Francisco: WH Freeman & Co. Meadows, D. L., Meadows, D. H., Randers, J. & Behrens III, W. W. (1972). Los límites del crecimiento. México:

10.

11. 12.

13.

14.

15.

Fondo de Cultura Económica. Comisión Mundial sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo (1988). Nuestro futuro común. Bogotá. Alianza Editorial Colombiana. Naciones Unidas (1992). Declaración de Río sobre el medio ambiente y el desarrollo. Recuperado el 6 de mayo 2014, de http://www.un.org/spanish/esa/sustdev/agenda21/riodeclaration.htm. Cantú-Martínez, P.C. (2008). Desarrollo sustentable. Conceptos y reflexiones. México. Ed. Universidad Autónoma de Nuevo León. UICN. (2008). Transición a la sostenibilidad: Hacia un mundo humanitario y diverso. Gland. UICN. Coronel, D.A. & Silva, J.M.A. da. (2009). Ética e desenvolvimento sustentável. Revista de Economia e Agronegócio, 7(3): 287-311. Sanz Ferramola, R. y Medina, A. (Eds.). (2007). Bioética en la universidad: hacia la construcción de una ética de la corresponsabilidad en la comunidad del conocimiento. San Luis. Nueva Editorial Universitaria. Zahedi, K. & Gudynas, E. (2008). “Ética y desarrollo sostenible. América Latina frente al debate internacional”. En: Gottsbacher, M. & Simone Lucatello, S. (Comps.) Reflexiones sobre la ética y la cooperación internacional para el desarrollo: Los retos del siglo XXI (pp. 273 – 292). México. Instituto Mora. Galano, C., Curi, M., Motomura, O. et al. (2002). Manifiesto por la vida. Por una ética para la sustentabilidad. Ambiente & Sociedade, 5(10): 1-14.

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16. UNESCO (2005). Declaración Universal sobre Bioética y Derechos Humanos. Recuperado el 15 de abril de 2015 de http://portal.unesco.org/es/ev.php-URL_ID= 3105 8&URL_DO=DO_TOPIC&URL_SECTION =201.html 17. De Souza Pinto Cribb., S.L. (2008) Aspectos éticos do desenvolvimento sustentável. Educação Ambiental em AÇÃO, 23(VI), 1-11. 18. Téllez Fabiani, E. (2010). El proyecto filosófico de Hans Jonas. (Tesis de maestría) Universidad Autónoma Metropolitana-Iztacala, Ciudad de México.

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19. Marcos, A. (2001). Ética ambiental. Valladolid. Universidad de Valladolid. 20. Cantú-Martínez, P.C. (2015). Bioética e Investigación en Salud. Tercera edición. México. Ed. Trillas. 21. Cantú-Martínez, P.C. (2014). Derecho a la alimentación, soberanía alimentaria y sustentabilidad. CiENCiAUANL, 17(68): 29-34. 22. Pérez de Nucci, A.M. (2000). Bioética y medio ambiente. El gran desafío del siglo XXI. Cuadernos de Bioética 2(42):177-183.

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Evaluación de la transferencia y especiación de arsénico en cultivos de maíz (Zea mays) JOSÉ MARTÍN ROSAS CASTOR*, JORGE LUIS GUZMÁN MAR*, MA. ARACELI HERNÁNDEZ RAMÍREZ*, LAURA HINOJOSA REYES*

El arsénico (As) es un metaloide altamente tóxico que representa una amenaza para la salud humana y el medio ambiente. Este elemento se encuentra ampliamente distribuido en la superficie terrestre en especies inorgánicas (arsenito, As(III) y arsenato, As(V)) u orgánicas (ácido dimetilarsínico (DMA) y ácido monometilarsónico (MMA)). Las especies inorgánicas presentan mayor toxicidad que las orgánicas y se han asociado con diversos tipos de cáncer.1 Las concentraciones de As en suelo varían entre 0.1 y 40 mg kg-1 con 10 mg kg-1 como media.2 Sin embargo, existen fuentes naturales y antropogénicas: rocas volcánicas, rocas sedimentarias marinas, yacimientos hidrotermales minerales, combustibles fósiles, actividades industriales y el uso de pesticidas que contribuirían al incremento de la concentración de este metaloide.3,4 Concentraciones altas de As se han detectado en diversas partes del mundo.5-7 La presencia de As en zonas agrícolas destinadas al cultivo de alimentos ampliamente consumidos como el maíz es motivo de preocupación. El maíz, cereal de mayor producción,8 es un alimento básico (al proporcionar 15 y 20% de la ingesta mundial de proteínas y calorías, respectivamente) para más de 200 millones de personas en muchas regiones como América Latina, África subsahariana y el sudeste de Asia, que se han descrito como zonas contaminadas con As.9 El As presente en el suelo agrícola y el agua de riego puede acceder a las plantas a través de sus sistemas de raíces y produce efectos fitotóxicos para algunos cultivos.10 Las concentraciones de As en las partes comestibles de los cultivos dependen de la biodisponibilidad del As en el suelo. En general, la fitodisponibilidad de una sustancia depende de su abundancia, forma química y su grado de adsorción en las partículas del suelo,11 así como de la capacidad de la planta para absorberlo y trasladarlo a los órganos diana. La solubilidad del As en suelo agrícola puede variar enormemente de un lugar a otro en función de las condiciones del suelo. * Universidad Autónoma de Nuevo León. Contacto: laura.hinojosary@uanl.edu.mx

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Algunos parámetros fisicoquímicos del suelo, como pH, potencial redox, contenido de materia orgánica, textura y la presencia de algunos elementos como el aluminio, hierro, manganeso y fósforo, pueden afectar dramáticamente la solubilidad de As.12-14 La absorción de As de zonas agrícola contaminadas por plantas comestibles se considera un paso crítico en la transferencia As en la cadena alimentaria y en el grado de exposición humana a este metaloide. Los seres humanos y el ganado pueden estar expuestos al As a través del consumo de plantas y vegetales contaminados.15 El As puede ser consumido por animales de granja a través del silaje de maíz, representando a su vez un riesgo para la salud humana a través del consumo de productos de origen animal contaminados. Diversos estudios de campo han reportado que el contenido total de As en el tallo y la hoja de los cultivos de maíz varían de 640 a 3000 µg kg–1, y en grano entre 40 y 1130 µg kg-1.16 En países como Suiza, el límite máximo permisible de As en piensos es de 4 mg kg–1, y para algunos países al nivel máximo permitido en grano es de 300 µg As kg–1.10 En este estudio se evaluó el efecto de los parámetros fisicoquímicos del suelo sobre la acumulación y la translocación de As en el cultivo de maíz de tres sitios agrícolas cercanos a zonas mineras (San Luis Potosí, México). Los datos se sometieron al análisis de componentes principales (ACP) y el análisis de conglomerados (AC). La distribución de especies de As en el sistema suelo-agua-maíz se evalúo para conocer la transferencia y toxicidad del As en este cereal de gran importancia nutricional y económica en México. METODOLOGÍA Ubicación y características de la muestra Las muestras de suelo, agua de riego y maíz se obtuvieron de tres zonas de riego con cultivos de aproximadamente tres meses (altura de la planta fue 1.2-1.5 m y el peso húmedo fue 2.03.5 kg), cerca de una zona minera en San Luis Potosí, México; 33

EVALUACIĂ&#x201C;N DE LA TRANSFERENCIA Y ESPECIACIĂ&#x201C;N DE ARSĂ&#x2030;NICO EN CULTIVOS DE MAĂ?Z (ZEA MAYS)

EspeciaciĂłn y determinaciĂłn de arsĂŠnico total

Fig. 1. DistribuciĂłn de las zonas de muestreo.

zona A y B en Matehuala, y la zona C, en el municipio de Villa de Ramos (figura 1). PreparaciĂłn de la muestra Las muestras de suelo se secaron a temperatura ambiente y tamizadas para la obtenciĂłn de la fracciĂłn de arcilla (<63 micrĂłmetros). Las muestras de plantas se lavaron con agua de la llave, seguido de tres enjuagues con agua desionizada. AdemĂĄs, la raĂz del maĂz fue lavada con CaCl2 5 mM para remover los iones potencialmente adsorbidos en el tejido. Las secciones de la planta como raĂz, tallo, hoja y grano, posteriormente, se secaron en horno a 70Â°C durante 72 h. La planta seca fue triturada, tamizada (250 micrĂłmetros), homogeneizada y almacenada en ausencia de luz. Las muestras de agua de riego fueron filtradas (acetato de celulosa, 0.45 Âľm), selladas hermĂŠticamente y almacenadas a 4Â°C en ausencia de luz.

La determinaciĂłn de arsĂŠnico total en el agua de riego, el suelo agrĂcola y las diferentes partes de la planta del maĂz (raĂz, tallo, hojas y granos) se realizĂł a partir de la muestra digerida (mĂŠtodo EPA 3052) por HG-AFS (Rayleigh AF-640). La curva de calibraciĂłn presentĂł buena linealidad de 0.5 a 200 ng mLâ&#x20AC;&#x201D;1 (r = 0.999, n = 6), y el LOD (lĂmite de detecciĂłn) fue 50 Âľg kg-1. La validaciĂłn del mĂŠtodo se determinĂł mediante el anĂĄlisis de As total en los materiales de referencia certificados (agua subterrĂĄnea, BCR-610, IRMM, harina de arroz ERM-BC211, IRMM, y suelo franco ERM-CC141, IRMM). La determinaciĂłn de las especies de As se realizĂł a partir del extracto acuso de las muestras. La extracciĂłn de especies de As se efectĂşo a 80Â°C con HNO3 como agente extractante. La validaciĂłn del mĂŠtodo de extracciĂłn se verificĂł mediante estudios de recuperaciĂłn (recuperaciĂłn: > 90%; interconversiĂłn de especies: < 6%). La separaciĂłn de especies de As previo a la determinaciĂłn por HG-AFS fue realizada por HPLC, con una bomba-SY 8100 (Beifen-Ruili Analytical Instrument (Group) Co., Ltd.). La separaciĂłn se realizĂł en una columna Hamilton PRP-X100 (Hamilton, Reno, NV, EE.UU.) de intercambio aniĂłnico. Las condiciones instrumentales y operacionales utilizadas se resumen en la tabla I. Los LOD para As(V), As (III), MMA y DMA fueron 55, 90, 310 y 250 Âľg kg-1, respectivamente.

CaracterizaciĂłn de suelo agrĂcola y agua de riego La fracciĂłn de arcilla de cada muestra de suelo se extrajo con agua desionizada en una relaciĂłn 1:1. La suspensiĂłn fue agitada a 200 rpm durante 24 h a 25Â°C. El sobrenadante fue separado por centrifugaciĂłn a 3000 rpm durante 5 min. El pH (pHWE; mĂŠtodo potenciomĂŠtrico, Thermo Scientific Orion 3 Star), el carbono orgĂĄnico total (TOCWE; Shimadzu TOC-VCSH), el cloruro (Cl -WE; mĂŠtodo potenciomĂŠtrico, Thermo Orion 720A+), el fosfato (PO43â&#x20AC;&#x201C;WE; mĂŠtodo espectrofotomĂŠtrico con SnCl2, NMX-AA-029-SCFI-2001) y la conductividad (mĂŠtodo potenciomĂŠtrico, Thermo Scientific Orion 3 Star) se determinaron a partir del extracto acuoso del suelo; mientras que el contenido de calcio (CaT; espectrometrĂa de absorciĂłn atĂłmica), fosfato (PO43â&#x20AC;&#x201C;T; mĂŠtodo espectrofotomĂŠtrico, NMX-AA029-SCFI-2001), hierro y manganeso (MnT y FeT, respectivamente; NMX-AA-051-SCFI-2001) se determinaron a partir de la muestra digerida (mĂŠtodo EPA 3052). Todas las muestras fueron analizadas por triplicado. 34

Tabla I. Condiciones instrumentales utilizadas en HG-AFS y IC-HG-AFS. +* $)6 &RQFHQWUDFLyQ GH 1D%+ 6ROXFLyQ DFDUUHDGRUD *DV DFDUUHDGRU $U *DV DX[LOLDU $U 9ROXPHQ GH PXHVWUD 9ROWDMH GH WXER IRWRPXOWLSOLFDGRU &RUULHQWH GH OD OiPSDUD 7HPSHUDWXUD /RQJLWXG GH RQGD

P Y +&O Y Y P/ PLQ P/ PLQ P/ 9 P$ LÂ&#x192;& QP OiPSDUD GH FiWRGR KXHFR

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JOSÉ MARTÍN ROSAS CASTOR, JORGE LUIS GUZMÁN MAR, MA. ARACELI HERNÁNDEZ RAMÍREZ, LAURA HINOJOSA REYES

Factor de bioacumulación y translocación El factor de bioacumulación BAFT (ecuación 1) incluido para la evaluación de ACP se calculó para estimar la acumulación de As, independientemente de sus niveles en la rizosfera. Por otro lado, la translocación de As en plantas de maíz se determinó con la ecuación 2.

(ecuación 1)

(ecuación 2) Análisis estadístico El efecto de los parámetros en la rizosfera sobre la acumulación y la translocación de As en el cultivo se evaluó mediante el análisis de componentes principales (PCA; IBM SPSS Statistics software versión 21) con los datos de caracterización del suelo y las concentraciones de As en las partes de la planta de maíz. Para PCA, el método de rotación fue Varimax con normalización Kaiser. La similitud entre las muestras de suelos agrícolas se evaluó con el análisis de conglomerados (AC) mediante la agrupación de vecinos más cercanos (Nearest Neighbor Clustering) y la distancia euclídea. RESULTADOS Concentración de arsénico en el cultivo de maíz La concentración de arsénico total (AsT) en las diferentes partes de la planta (raíz, tallo, hojas y grano) se determinó en cada punto de muestreo y se representa como mg kg-1 ps (donde ps es peso seco). De manera similar a estudios previos,10,17 los niveles de As en orden decreciente fueron: raíz > tallo y hoja > grano. Las concentraciones de As en el tallo y la hoja de maíz, partes de la planta comestible para el ganado, presentaron valores de <LOD a 3.06 mg kg-1 ps y <LOD a 3.15 mg kg-1 ps, respectivamente, las cuales representaron aproximadamente 10% del contenido de As en el suelo (4.08-43.68 mg As kg-1). Esta relación fue mayor que la reportada en otros estudios. En los estudios de campo realizados por Marwa et al.18 en zonas agrícolas de Tanzania, con concentraciones de As en suelo de 0.2 a 7.1 mg kg-1, el As total contenido en el tallo del maíz alcanzó valores de 0.004-0.080 mg kg-1 ps. El grano de maíz, la parte de la planta directamente consumida por los seres huma-

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nos, presentó un contenido de As menor al LOD (0.005 mg kg-1) en las zonas B y C. En este estudio, el valor BAFT varió de 0.04 a 8.01 con un promedio de 2.17, lo cual es comparable a los valores reportados en la bibliografía. El valor BAFT determinado por Gulz et al.10 varió de 0.8 a 2.5, mientras que en estudios reportados por Neithardt et al.,17 el BAFT fue de 0.1. El contenido de As en el cultivo de maíz tiende a variar en función del contenido de As en el suelo agrícola, el agua de riego y el efecto químico de la rizosfera; y éste fue mayor en las plantas de maíz de la zona A. Efecto de los parámetros químicos de la rizosfera en la acumulación de arsénico por el cultivo de maíz La relación entre los parámetros químicos en la rizosfera y el As acumulado en planta de maíz se determinó con ACP (tabla II). Tres componentes principales se obtuvieron por ACP (criterio: autovalor > 1), que representó 87.6% de la variabilidad total. De acuerdo con el apartado anterior, PC1 mostró que el contenido de As en la planta de maíz presentó una mayor correlación con AsTWE que con el AsT en suelo. La correlación de la concentración de As en la planta con el contenido de As(V) en el extracto acuoso fue mayor que con la concentración de As(III) en el mismo medio. Por otro lado, PC1 mostró que la concentración de calcio presentó una correlación positiva con el contenido de As total en el suelo. Es conocido que a la adsorción de As en materia orgánica la favorecen los altos niveles de calcio en el suelo.19 El contenido PO43- extraíble en agua presentó una alta correlación con el As soluble en el suelo (mayoritariamente AsO43-). Esta correlación puede atribuirse a la semejanza estructural entre ambas especies y, por lo tanto, a la similitud de sus mecanismos de adsorción en el suelo. Una correlación negativa entre el valor pH y el contenido de As en la raíz fue encontrada en este estudio. Algunos factores como la carencia de nutrientes en el suelo pueden alterar su pH. Es conocido que una baja concentración de P en el suelo induce la secreción de ácidos orgánicos por la planta de maíz, que a su vez tienden a aumentar la fitodisponibilidad de nutrientes, y la solubilidad de contaminantes como As en el suelo.18 La correlación negativa entre el contenido de AsT TOCWE en suelo se debería al efecto de la materia orgánica en la disminución del potencial redox.20 El As(III) presenta una mayor movilidad hacia suelos profundos que las demás especies de As, por lo que el alto contenido de materia orgánica disminuiría la acumulación de As en la superficie del suelo (0-30 cm). Por otra parte, la correlación positiva entre el AsT y minerales como Fe y Mn (PC2) se atribuiría a que su dispersión se 35

EVALUACIĂ&#x201C;N DE LA TRANSFERENCIA Y ESPECIACIĂ&#x201C;N DE ARSĂ&#x2030;NICO EN CULTIVOS DE MAĂ?Z (ZEA MAYS)

Tabla II. Efecto de los parĂĄmetros fisicoquĂmicos de la rizosfera sobre la acumulaciĂłn de arsĂŠnico por el cultivo de maĂz (componentes principales de las condiciones del suelo agrĂcola del campo de maĂz.

Tabla III. Efecto de los parĂĄmetros fisicoquĂmicos de la rizosfera sobre la translocaciĂłn de arsĂŠnico en el cultivo de maĂz (componentes principales de las condiciones del suelo agrĂcola del campo de maĂz).

+* $)6 &RQFHQWUDFLyQ GH 1D%+ 6ROXFLyQ DFDUUHDGRUD *DV DFDUUHDGRU $U *DV DX[LOLDU $U 9ROXPHQ GH PXHVWUD 9ROWDMH GH WXER IRWRPXOWLSOLFDGRU &RUULHQWH GH OD OiPSDUD 7HPSHUDWXUD /RQJLWXG GH RQGD

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, evaluado a partir del extracto acuoso del suelo (1:1); T, contenido total; EA

PCA, anĂĄlisis componentes principal. PC1, PC2, y PC3 explican 49.6%, 28.6% y 9.4% de la varianza total de los datos, respectivamente.

origina de matriz mineralĂłgica comĂşn. Existen reportes de la presencia de minerales de Pb-Zn-Ag constituidas por arsenopirita en las regiones mineras de San Luis PotosĂ.21 Efecto del agua de riego en la distribuciĂłn de arsĂŠnico en el campo de maĂz Los minerales presentes en suelos agrĂcolas, como Fe, Mn y Ca pueden participar en la adsorciĂłn de As y, por lo tanto, afectar su distribuciĂłn en el campo de maĂz. La zona A de San Luis PotosĂ exhibiĂł la mayor concentraciĂłn de AsT en el agua de riego y de CaT, FeT y MnT en el suelo. En este sitio agrĂcola, la concentraciĂłn de AsT en suelo disminuyĂł con el incremento de la distancia hasta la fuente de irrigaciĂłn. La distribuciĂłn de As en el campo de maĂz y la concentraciĂłn de elementos como Ca, Fe y Mn en el suelo se han correlacionado en otros estudios.17,22 En su trabajo, MartĂnez-Villegas et al.22 reportaron que la concentraciĂłn de Ca era el parĂĄmetro limitante del suelo en la dispersiĂłn As en una zona minera de San Luis PotosĂ. Es conocido que los iones de Ca2+ pueden inmovilizar los iones de AsO43- cuando son adsorbidos en el humus del suelo agrĂcola, que generalmente presenta una carga neta negativa, y funcionan como sitios de adsorciĂłn para el metaloide. Asimismo, Neidhardt et al.17 reportaron una correlaciĂłn moderadamente 36

, evaluado a partir del extracto acuso del suelo (1:1); T, contenido total; EA ACP, anĂĄlisis componentes principal. CP1, CP2, y CP3 explican el 43.0, 32.0 y 10.4% de la varianza total de los datos, respectivamente.

positiva (r >0.64) entre la concentraciĂłn de AsT y el contenido FeT en la capa superior del suelo en un campo de cultivo de maĂz, asĂ como una disminuciĂłn notable en las concentraciones de As(III) y AST en el agua de los canales de irrigaciĂłn. Durante el riego con agua de pozo, las especies As(III) y Fe(II), fĂĄcilmente oxidables con el O2 atmosfĂŠrico, tienden a coprecipitar como hidrĂłxido de As(V)-Fe(III). De acuerdo con los valores del anĂĄlisis de conglomerados, las muestras de suelo pueden clasificarse en tres grupos que coinciden con los tres sitios de muestreo evaluados en Matehuala (zona A y B) y Villa de Ramos (zona C). Las muestras de suelo de las zonas A y B mostraron mayor proximidad/ similitud entre sĂ que con las muestras de la zona C. Lo anterior corresponde con su distancia geogrĂĄfica. Asimismo, en el dendograma los puntos de muestreo tienden a formar agrupaciones en funciĂłn de su distancia hacia la fuente de irrigaciĂłn. El CA muestra que los puntos VR 3, MTB 3 y MTB 6, los mĂĄs alejados de la fuente de irrigaciĂłn, asĂ como MTA 1, la mĂĄs cercana a la fuente de irrigaciĂłn, presentan la mayor distancia dentro de la agrupaciĂłn del mismo sitio agrĂcola. TranslocaciĂłn arsĂŠnico en el cultivo de maĂz La tabla III muestra la translocaciĂłn desde la raĂz hacia tallo expresado como porcentaje. En este estudio, el valor promedio translocaciĂłn fue de 12.5%; sin embargo, variĂł drĂĄsticamente (intervalo: 0.33-66.49%) en funciĂłn del sitio de muestreo agrĂcola. La translocaciĂłn de As en las zonas agrĂcolas presentĂł el siguiente orden: MTB> MTA> VR. Este orden se atribuirĂa a CIENCIA UANL / AĂ&#x2018;O 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

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la variabilidad del contenido de agentes complejantes del suelo entre los sitios agrícolas. La translocación de As en el cultivo de maíz se ha reportado en otros estudios. En Khairpur Mir y Kot Diji, Pakistán, Baig et al.23 reportaron un valor máximo de translocación de As hacia el tallo de maíz de 20.1%; sin embargo, en otros estudios la translocación de As al tallo reportada ha sido 1.4%24 y 1.6%.25 La correlación entre los parámetros químicos de la rizosfera y la translocación de As desde la raíz hasta el tallo fue determinada con PCA (tabla III). La translocación de As presentó una correlación negativa con el contenido de Fe y Mn. Similarmente, Mallick et al.26 reportaron una disminución de la transferencia de As hacia las partes aéreas del cultivo de maíz con el incremento de la concentración de Fe y Mn. Esto se atribuiría al proceso de complejación de As en la raíces de la planta de maíz. Es posible que los hidróxidos amorfos de Fe y Mn limiten el acceso de As a las partes aéreas de la planta en la raíz de la planta por la formación de complejos con As(V).26 La correlación negativa entre la PO43- soluble y la translocación de As se atribuiría a la competencia entre AsO43- y PO43- por su absorción a través de los canales de transporte de fosfatos. 26 Abbas et al.27 evaluaron el efecto del ion fosfato administrado como pretratamiento (concentración de PO43-: 0 y 5 mM) en experimentos hidropónicos con diversas variedades de maíz y concentraciones de las especies de As (concentran de especies de As: 0 y 2.5 mM). La concentración de PO43- disminuyó significativamente (P<0.001) el afluente de As(III) y DMA a 50 y 90% de la tasa control, respectivamente. Otros parámetros como el TOCWE y Cl-WE contenidos pueden asociarse con el estado nutricional del cultivo y su capacidad para el transporte de sustancias. Especiación de arsénico en el cultivo de maíz La figura 2 muestra las concentraciones de las especies de As en la planta de maíz encontradas en cada punto de muestreo de la zona A. En todas las secciones del cultivo, las especies inorgánicas de As fueron la forma predominante del metaloide, siendo la concentración de las especies orgánicas inferior al LOD. En este estudio, el contenido de As(III), la especie más tóxica, varió de 33 a 65% dependiendo de la parte de la planta. As(III) fue la principal especie detectada en el tallo del maíz, mientras que el As(V) fue la forma predominante de As en la hoja y la raíz del cultivo de maíz. De igual manera, Parsons et al. reportaron concentraciones relativamente altas de As(V) y As(III) de 18 y 12 mg kg-1, respectivamente, en brotes, siendo las concentraciones de As en las raíces de 95 y 112 mg kg-1. CIENCIA UANL / AÑO 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

Fig. 2. Especies de arsénico en las muestras de maíz de Matehuala, San Luis Potosí, México. Las concentraciones de las especies orgánicas fueron menores que el LOD.

Fig. 3. Transferencia de arsénico a través del cultivo de maíz.

Según Mallick et al.,26 el cultivo de maíz, el cual crece normalmente bajo condiciones aerobias, adsorbe preferentemente el As(V) sobre el As(III). Esta tendencia puede atribuirse al uso de mecanismos de absorción similares en el sistema de raíces entre As(V) y el fosfato, nutrimento muy demandado por el cultivo. Un contenido relativamente alto de As(III) en este cereal se atribuiría al mecanismo de desintoxicación del cultivo (figura 3). CONCLUSIONES La acumulación y translocación de As desde el suelo hasta la planta de maíz de tres sitios agrícolas cercanos a zonas mineras en México se estudiaron con el objetivo de evaluar la transferencia de arsénico en cultivos de maíz y su riesgo potencial para la salud humana. En el suelo, el As(V) fue la forma predominante del metaloide identificada en los lixiviados, y exhibió 37

EVALUACIÓN DE LA TRANSFERENCIA Y ESPECIACIÓN DE ARSÉNICO EN CULTIVOS DE MAÍZ (ZEA MAYS)

una correlación positiva (p > 0.05) con la concentración promedio en la raíz (R = 0.949), tallo (R = 0.663), y hoja (R = 0.883 ) de maíz. De acuerdo con ACP, el pH del suelo, después de la concentración de As total en suelo y la distribución de especies, es el factor que afecta principalmente la disponibilidad del As para el cultivo de maíz, posiblemente debido a su rol en la biodisponibilidad de nutrientes para el cultivo. El pH del suelo presentó una correlación negativa con el As acumulado en cada parte de la planta de maíz. En general, la concentración de As total en el cultivo de maíz fue en el orden raíz > tallo y hoja > grano. Parámetros como el contenido de Fe y Mn en los suelos agrícolas estuvieron fuertemente correlacionados con la translocación de As al tallo. El alto contenido de Fe y Mn en el suelo puede disminuir la concentración de As en la parte aérea de la planta y reducir la transferencia de As a través de la cadena alimentaria. Las especies inorgánicas fueron las formas mayoritarias encontradas en la parte comestible para el ganado, lo cual sugiere un riesgo importante de envenenamiento. La atención cuidadosa a los cambios químicos en la rizosfera de las zonas agrícolas, que afectarían la transferencia de As a través de la cadena alimentaria, puede reducir el riesgo de intoxicación de As de los consumidores de maíz.

ABSTRACT

RESUMEN

Los autores agradecen el apoyo para la realización de este proyecto a Ciencias Básica-Conacyt (167372), a Paicyt-UANL (CN885-11) y a la Facultad de Ciencias Químicas de la UANL. J.M. Rosas Castor agradece a Conacyt por la beca de doctorado (336913).

La ingesta de productos agrícolas constituye una de las principales fuentes de exposición humana a arsénico. En este estudio se evalúo el efecto de los parámetros fisicoquímicos del suelo sobre la acumulación y translocación de arsénico total y de sus especies en el cultivo de maíz. El As total se determinó mediante espectrometría de fluorescencia atómica con sistema de generación de hidruros (HG-AFS), y para la especiación de arsénico el HG-AFS se acopló un sistema de cromatografía de líquidos de alta resolución (HPLC). El pH del suelo presentó una correlación negativa con el arsénico acumulado en la planta de maíz. Parámetros como el contenido de hierro y manganeso presentaron una correlación negativa con la translocación de arsénico en el maíz. El contenido de especies inorgánicas de arsénico en raíz, tallo y hoja de maíz fue > 80% del As total, lo cual sugiere un riesgo importante de envenenamiento por este metaloide. Palabras clave: Especies de arsénico, Suelo agrícola, Fitodisponibilidad, Translocación, Fitoacumulación.

The intake of agricultural products is an important source of human exposure to arsenic. In this study, the effect of soil physicochemical parameters on the accumulation and translocation of total arsenic and arsenic species concentration in corn plant was evaluated. The total arsenic was determined by atomic fluorescence spectrometry with hydride generation system (HG-AFS); and for the arsenic speciation analysis, the HG-AFS was coupled to High Performance Liquid Chromatography (HPLC). The soil pH was negatively correlated with the accumulated arsenic in corn plant. The content of iron and manganese presented a negative correlation with the translocation of arsenic in corn plant. The content of inorganic arsenic species in root, stem, and leaf was > 80% of the total As, which suggests a significant risk of arsenic exposure. Keywords: Arsenic species, Agricultural soil, Phytoavailability, Asenic translocation, Phytoaccumulation. Agradecimientos

REFERENCIAS 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Wu, C. et al., Arsenic accumulation and speciation in rice are affected by root aeration and variation of genotypes. J Exp Bot, 2011. 62(8): p. 2889-2898. Bai, J. et al., The influence of arbuscular mycorrhizal fungi on As and P uptake by maize (Zea mays L.) from As-contaminated soils. Appl Soil Ecol, 2008. 38(2): p. 137-145. Páez-Espino, D. et al., Microbial responses to environmental arsenic. BioMetals, 2009. 22(1): p. 117-130. Zhao, F.J., et al., Arsenic uptake and metabolism in plants. New Phytologist, 2009. 181(4): p. 777-794. Deng, Y. et al., Speciation and enrichment of arsenic in strongly reducing shallow aquifers at western Hetao Plain, northern China. Environ Geol, 2009. 56: p. 1467-1477. O’Reilly, J. et al., Arsenic contamination of natural waters in San Juan and La Pampa, Argentina. Environ Geochem Health, 2010. 32(6): p. 491-515. Watts, M.J. et al., Field based speciation of arsenic in UK and Argentinean water samples. Environ Geochem Health, 2010. 32(6): p. 479-490.

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JOSÉ MARTÍN ROSAS CASTOR, JORGE LUIS GUZMÁN MAR, MA. ARACELI HERNÁNDEZ RAMÍREZ, LAURA HINOJOSA REYES

8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18.

Faostat. Food and Agriculture Organization of the United Nations. 2004 [cited 2013 13 de mayo]; Available from: http://faostat.fao.org/ site/613/DesktopDefault.aspx?PageID=613#ancor. Nuss, E.T. and S.A. Tanumihardjo, Maize: A Paramount Staple Crop in the Context of Global Nutrition. Compr. Rev: Food Sci F, 2010. 9(4): p. 417-436. Gulz, P.A., S.-K. Gupta, and R. Schulin, Arsenic accumulation of common plants from contaminated soils. Plant Soil, 2005. 272: p. 337-347. Traina, S. and V. Laperche, Contaminant bioavailability in soils, sediments, and aquatic environments. Proc Natl Acad Sci USA, 1999. 96: p. 3365-3371. Carbonell Barrachina, A.A., F.M. Burló Carbonell, and J.J. Mataix Beneyto, Arsénico en el sistema suelo-planta: significado ambiental. ed. U.d. Alicante. 1995, España: Espagrafic. Rosas, I. et al., Arsenic concentrations in water, soil, milk and forage in Comarca Lagunera, Mexico Water, Air & Soil Pollut, 1999. 112(1/2): p. 133-149. Zheng, M.Z. et al., Spatial distribution of arsenic and temporal variation of its concentration in rice. New Phytologist, 2011. 189(1): p. 200-209. Khan, N.I. et al., Human arsenic exposure and risk assessment at the landscape level: a review. Environ Geochem Health, 2009. 31(S1): p. 143-166. Rosas-Castor, J.M., et al., Arsenic accumulation in maize crop (Zea mays): A review. Sci Total Environ, 2014. 488-489: p. 176187. Neidhardt, H. et al., Impact of irrigation with high arsenic burdened groundwater on the soil–plant system: Results from a case study in the Inner Mongolia, China. Environ Pollut, 2012. 163: p. 8-13. Marwa, E.M.M., A.A. Meharg, and C.M. Rice, Risk assessment of potentially toxic elements in agricultural soils and maize tissues from selected districts in Tanzania. Sci Total Environ, 2012. 416: p. 180-186.

CIENCIA UANL / AÑO 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

19. 20. 21. 22.

23. 24. 25.

26.

27.

Wang, S. and C.N. Mulligan, Effect of natural organic matter on arsenic release from soils and sediments into groundwater. Environ Geochem Health, 2006. 28(3): p. 197-214. Redman, A., D. Macalady, and D. Ahmann, Natural organic matter affects arsenic speciation and sorption onto hematite. Environ Sci Technol, 2002. 36: p. 2889-2896. Armienta, M.A. and N. Segovia, Arsenic and fluoride in the groundwater of México. Environ Geochem Health, 2008. 30(4): p. 345-353. Martínez-Villegas, N. et al., Arsenic mobility controlled by solid calcium arsenates: A case study in Mexico showcasing a potentially widespread environmental problem. Environ Pollut, 2013. 176: p. 114-122. Baig, J.A. et al., Evaluating the accumulation of arsenic in maize (Zea mays L.) plants from its growing media by cloud point extraction. Food Chem Toxicol, 2010. 48(11): p. 3051-3057. Fellet, G. et al., The application of phytoremediation technology in a soil contaminated by pyrite cinders. Ecol Eng, 2007. 31: p. 207-214. Schulz, H., S. Härtling, and H. Tanneberg, The identification and quantification of arsenic -induced phytochelatins- comparison between plants with varying As sensitivities. Plant Soil, 2007. 303(12): p. 275-287. Mallick, S., G. Sinam, and S. Sinha, Study on arsenate tolerant and sensitive cultivars of Zea mays L.: Differential detoxification mechanism and effect on nutrients status. Ecotox Environ Safe, 2011. 74(5): p. 1316-1324. Abbas, M.H.H. and A.A. Meharg, Arsenate, arsenite and dimethyl arsinic acid (DMA) uptake and tolerance in maize (Zea mays L.). Plant Soil, 2008. 304(1-2): p. 277-289. Recibido: 23/09/15 Aceptado: 23/10/15

Influencia del método de síntesis sobre la morfología y propiedades fotocatalíticas del WO3 D. SÁNCHEZ MARTÍNEZ*, LETICIA M. TORRES GUERRA*, E. ZARAZÚA MORÍN*, C. GÓMEZ SOLÍS*

La contaminación del medio ambiente, un gran problema para la sociedad, se ha agudizado en las últimas décadas, en especial la contaminación del agua. Ya que de toda el agua disponible sobre la tierra (~1.4x109 km3), sólo cerca de 0.8 a 1% 7 3 (~1.3x10 km ) del total corresponde a la que puede consumir el ser humano.1 El problema de la contaminación del agua puede tratarse con una serie de métodos tradicionales como floculación, sedimentación o adsorción y procesos químicos convencionales, entre otros; pero éstos son ineficientes para reducir la concentración del contaminante a niveles permisibles por las normas ecológicas. La incapacidad de estos tratamientos para la descontaminación de agua hace necesaria la búsqueda de métodos alternos más eficientes para tratar este problema.2 Entre los métodos alternos fisicoquímicos empleados recientemente para su proceso de purificación destacan las técnicas que emplean la luz solar, principalmente en presencia de materiales auxiliares oxidativos o fotocatalizadores. Estos métodos conducen a una eficiente detoxificación, purificación, desinfección y disminución de sustancias contaminantes al ambiente.3 Estos procesos de fotomineralización de contaminantes orgánicos consisten en la oxidación de átomos de carbón orgánico a dióxido de carbono o especies carbonatadas (CO2, H2CO3 y CO3-2) mediante radiación electromagnética. Simultáneamente, átomos de hidrógeno se convierten en agua y parte de las moléculas orgánicas se transforman en ácidos minerales simples (HBr, HNO3, HNO2, H2SO4, entre otros). Todos estos métodos se clasifican como procesos avanzados de oxidación (PAO),3-6 entre los que destaca la fotocatálisis heterogénea, una tecnología verde para el tratamiento de todas las clases de contaminantes, especialmente para la remoción de contaminantes orgánicos en solución acuosa con energía solar.7 Son varios los elementos participantes en el uso de la fotocatálisis, entre los que figuran: la lámpara utilizada, la sustancia a degradar, el material utiliza* Universidad Autónoma de Nuevo León, FIC. Contacto: dansanm@gmail.com

do como fotocatalizador, entre otros. Siendo el de mayor importancia el fotocatalizador, éstos son comúnmente óxidos metálicos y cerámicos que representan una amplia clase de materiales semiconductores de interés.8,9 Contaminantes orgánicos La eliminación de contaminantes orgánicos del agua ha traído una considerable atención en los últimos diez años.10,11 Por lo que numerosos investigadores coinciden en mencionar que los contaminantes más problemáticos presentes en el agua son los denominados emergentes, que incluyen principalmente los colorantes y medicamentos.12 Con respecto a los medicamentos, sus características intrínsecas los hacen altamente solubles en agua, se liberan al medio ambiente vía excreción, ya sea metabolizados o no metabolizados, por vertido de los productos no utilizados o caducados, o bien procedentes como residuos de sus procesos de producción, por lo que pueden estar presentes en todas las etapas del ciclo de vida del agua puntual y referido a su uso.13 Un punto importante sobre la contaminación mediante medicamentos es que se calcula, como promedio, que en el agua residual se hallan más de 20 fármacos de distinta composición, según el país, lo que conlleva un fuerte problema de contaminación del agua, el cual es necesario atender. Por otro lado, en el caso de los colorantes, se ha detectado que cerca de 15% del total de la producción mundial se pierde durante los procesos de coloración, y provoca un grave problema de contaminación del agua. Debido a estos contaminantes se requieren nuevos sistemas de tratamiento de agua más eficientes para que ambos sean eliminados,14 ya que los sistemas de tratamiento convencionales de agua potable y de aguas servidas muchas veces no son capaces de eliminarlos. WO3 como fotocatalizador El WO3 es un material semiconductor con una coloración verdosa y un band gap entre 2.5 a 2.8 eV.15 Debido a esta

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propiedad física se ha considerado como un material prometedor para aplicaciones en fotocatálisis, ya que tiene la capacidad de absorber luz visible del espectro de radiación solar. El WO3 tiene una gran variedad de aplicaciones tecnológicas en las cuales puede emplearse como material cromogénico, en ventanas inteligentes,16 en sensores de gases,17 como catalizador y para la fotooxidación de agua.18 Influencia de la ruta de síntesis en la morfología Durante décadas, diversos métodos de síntesis se han empleado para controlar la microestructura de materiales semiconductores como sol-gel, precipitación química, estado sólido, sonoquímica, combustión, las cuales influyen directamente en las propiedades ópticas, mecánicas y eléctricas de los materiales. En cada método, las condiciones varían, por lo que se generan procedimientos particulares en cada caso. Por otro lado, las investigaciones más recientes han prestado mayor atención en poder controlar la forma y el tamaño de las partículas de los materiales. En este sentido, se han preparado materiales óxidos semiconductores por diversos métodos de síntesis, variando sus condiciones experimentales que permitan modificar la morfología de los materiales y estudiar el efecto de estas variaciones en sus propiedades fotocatalíticas. Por lo tanto, en el presente proyecto se buscará aprovechar la técnica de fotocatálisis para la eliminación de contaminantes orgánicos en aguas residuales (antibióticos y colorantes) mediante el uso de WO3 como fotocatalizador, sintetizado por dos métodos: ultrasonido e hidrotermal asistido con microondas, con el objetivo de evaluar la influencia del método de síntesis en sus propiedades fotocatalíticas. METODOLOGÍA Síntesis de WO3 vía hidrotermal asistido con microondas Para este propósito, 5.50g de paratungstato de amonio hidratado (H42N10O42W12·xH2O) fueron disueltos bajo continua agitación en 50 mL de una solución de ácido nítrico a 10%. Después el pH de la solución se ajustó a tres mediante la adición de hidróxido de amonio a 30% (NH4OH) bajo agitación hasta formar una solución homogénea. Luego, la solución fue transferida a un reactor de microondas asistido con hidrotermal, el cual se calentó a 180°C bajo un magnetrón de 200W aplicado durante 30 y 60 minutos. Los polvos obtenidos posteriormente se lavaron con agua destilada y etanol para neutralizar la solución. Los polvos se secaron a 70°C duranCIENCIA UANL / AÑO 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

te 24 horas. Finalmente, los polvos obtenidos fueron tratados térmicamente a 250, 500 y 700°C en atmósfera de aire. Síntesis de WO3 vía CTAB asistido con ultrasonido El WO3 se obtuvo a diferentes relaciones molares de paratungstato de amonio hidratado (H 42N 10O 42W12·xH 2O) y CTAB (1:0.1, 1:0.25 y 1:0.5). Las muestras fueron preparadas mediante el siguiente procedimiento: 1.65 g de paratungstato de amonio hidratado fue disuelto en 100 mL de ácido nítrico a 10% bajo continua agitación en un baño de ultrasonido (42 kHz +/- 6%, 100 W). Después una cantidad de CTAB se añadió a la solución bajo continua agitación hasta la formación de una solución homogénea. Luego la solución se mantuvo sin agitación en un baño de ultrasonido durante cinco horas. Este paso producirá un precipitado amarillo (precursor), el cual se lavó en diversas ocasiones con agua destilada para neutralizar el pH de la solución para luego secarlo a 80°C durante 24 horas. Finalmente el precursor fue calcinado a 500°C. Caracterización La estructura cristalina y formación de la fase de WO3 se determinó por difracción de rayos-X (DRX). La morfología y tamaño de partícula de los materiales fueron investigadas por microscopía electrónica de barrido (MEB). Los valores de energía de banda prohibida (Eg) se determinaron por espectroscopia de reflectancia difusa; y el área superficial BET, por absorción de nitrógeno. Pruebas fotocatalíticas Para las pruebas fotocatalíticas se utilizó un reactor tipo Batch, para evaluar la actividad fotocatalítica de WO3 bajo irradiación de una lámpara de Xe en la degradación oxidativa de un colorante orgánico (RhB e IC) y un antibiótico (TC). Para ello se colocó una cantidad del fotocotalizador en una proporción 1:1, en relación a la cantidad de agua con el contaminante orgánico. La reacción de degradación fue monitoreada por espectroscopia de UV-vis, y se analizaron muestras cada 30 minutos durante cuatro horas. RESULTADOS Difracción de rayos-X En la figura 1 se muestran los patrones de difracción de rayos41

INFLUENCIA DEL MÉTODO DE SÍNTESIS SOBRE LA MORFOLOGÍA Y PROPIEDADES FOTOCATALÍTICAS DEL WO3

Fig. 2. Diagrama de difracción de rayos-X en polvo de WO3 sintetizado por el método de ultrasonido con y sin CTAB.

Morfología

Fig. 1. Diagrama de difracción de rayos-X en polvo de WO3 sintetizado por el método de microondas asistido por hidrotermal: a) 30 minutos y b) 60 minutos a diferentes tratamientos térmicos 250, 500 y 700°C.

X en polvos de los materiales sintetizados por el método de microondas asistidos por hidrotermal; y en la figura 2, los de los materiales preparados por CTAB asistido con ultrasonido. Para las muestras obtenidas directamente por hidrotermal asistidas con microondas durante 30 y 60 minutos, se obtuvo la fase hexagonal (h-W30 y h-W60), del mismo modo las muestras calcinadas a 250°C también presentaron la misma fase (h-W30-250 y h-W60-250). En el caso de las muestras tratadas térmicamente a 500 y 700°C, éstas cristalizaron en la fase monoclínica para ambos tiempos de reacción (m-W30500, m-W30-700, m-W60-500 y m-W60-700). Por lo tanto, los materiales calcinados a las más altas temperaturas presentaron una mayor cristalinidad. Asimismo, con respecto a las muestras obtenidas con CTAB asistidas por ultrasonido, se identificaron como W0.1-500, W0.25-500 y W0.5-500 y calcinadas a 500°C, éstas presentaron una estructura monoclínica, independientemente de si fueron preparadas con o en ausencia de CTAB (identificada como W500).

En la figura 3 se muestran las morfologías de materiales preparados por el método de hidrotermal asistido con microondas durante 30 y 60 minutos, a diferentes tratamientos térmicos. Se observaron aglomerados con tamaños de aproximadamente 500 nm en ambas muestras (30 y 60 minutos) con y sin tratamiento térmico a 250°C. los aglomerados se formaron con partículas de menor tamaño de aproximadamente 20 y 50 nm, como se muestra en las figuras 3a, b (h-W30, h-W30250) y e, f (h-W60, h-W60-250), respectivamente. Cuando la temperatura de síntesis se incrementó a 500°C las partículas se caracterizaron por una morfología ovoide, y con una tendencia a formar aglomerados con tamaños de partícula de aproximadamente 50 nm (ver figuras 3c y g). Cuando las muestras se calcinaron a 700°C, se observó una morfología en forma de ovoide con una superficie lisa y tamaños de partículas de aproximadamente 100 nm (ver figuras 3d y h). En la figura 4 se muestran las micrografías de las muestras sintetizadas por el método de ultrasonido, con y sin CTAB tratado térmicamente a 500°C. Cuando el óxido se preparó sin CTAB (W500) se observaron partículas con morfología homogénea en forma de nanolaminas rectangulares, cuadradas y ovoides, con un ancho de alrededor de 50 nm y una longitud de 100 a 500 nm (ver figura 4a). En las muestras obtenidas con CTAB a una relación molar de 1:0.1 y tratadas térmicamente a 500°C (W0.1-500), se observó una morfología más uniforme de nanolaminas rectangulares, principalmente, con un ancho de 30 nm y una longi-

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Fig. 3. Análisis de la morfología por SEM de las partículas de WO3 sintetizadas por microondas asistido por hidrotermal a 30 minutos a) sin tratamiento térmico, con tratamiento térmico: b) 250°C, c) 500°C y d) 700°C y con 60 minutos e) sin tratamiento térmico, con tratamiento térmico: f) 250°C, g) 500°C y h) 700°C; imagen i) muestra comercial.

Fig. 4. Análisis por MEB de la morfología de WO3 obtenido por el método de ultrasonido asistido con y sin CTAB: a) W500, b) W0.1-500, c) W0.25- 500, d) W 0.5-500 y e) comercial WO3.

tud entre 100 a 200 nm (ver figura 4b). Para las muestras preparadas a una relación molar de 1:0.25 (W0.25-500), se observó una morfología similar a la muestras W0.1-500, pero con una longitud mayor de aproximadamente 500 nm, como se observa en la figura 4c. En la muestra a una relación molar de 1:0.5 (W0.5-500) se observó un cambio en la morfología de nanolaminas rectangulares a partículas ovoides, con un tamaño de alrededor de 100 nm y de forma irregular, como se muestra en la figura 4d. Sólo la muestra W0.5-500 presentó una morfología diferente, la cual es similar a la mostrada por el WO3 comercial (ver figura 4e).

forma directa y sin recibir tratamiento térmico posterior presentaron los valores de área más altos entre 113.5 a 111.8 m2g-1. Por otro lado, los materiales obtenidos a 500 y 700°C presentaron las menores áreas, las cuales se encuentran alrededor de 12.7 a 1.8 m2g-1. Es claro observar que conforme se incrementó la temperatura de calcinación, el área superficial disminuye. En el caso de los materiales sintetizados por ultrasonido con CTAB y calcinados a 500°C, presentaron valores de área entre 8.7 y 4.4 m2g-1, la variación del área superficial en estos materiales se debe principalmente a la cantidad de CTAB utilizada en el proceso de síntesis.

Área superficial y energía de banda prohibida

Actividad fotocatalítica

Las propiedades ópticas de los materiales preparados por hidrotermal asistido con microondas presentan un valor de banda prohibida entre 2.5-2.8 eV; similar al valor reportado en la bibliografía. Un valor similar se observó en los materiales preparados con CTAB asistido por ultrasonido. De acuerdo a los resultados obtenidos, los materiales presentaron un valor cercano a 2.6 eV; por lo tanto, absorben en la región del visible. El área superficial de los materiales preparados por el método de hidrotermal asistido por microondas obtenidos de

La actividad fotocatalítica del WO3 sintetizado por el método de microondas asistido por hidrotermal fue evaluada en la degradación de rodamina B (rhB), índigo carmín (IC) y tetraciclina (TC) en disolución acuosa bajo irradiación de una lámpara de Xenón de 6000 K. La figura 5 muestra la degradación de rhB (5 mg.L-1) con las diferentes muestras de WO3 sintetizadas utilizadas como fotocatalizador. Después de 240 minutos de exposición a la lámpara de xenón, todas las muestras de WO3 decoloraron en un alto porcentaje la solución de rhB.

CIENCIA UANL / AÑO 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

INFLUENCIA DEL MÉTODO DE SÍNTESIS SOBRE LA MORFOLOGÍA Y PROPIEDADES FOTOCATALÍTICAS DEL WO3

Todas las muestras exhibieron mejor resultado que el WO3 comercial. En particular, las muestras m-W30-500 y m-W30700 decoloraron en 100% la solución de rhB. Aunque las actividades fotocatalíticas de las muestras de WO3 fueron similares, las muestras sintetizadas a altas temperaturas (mW30-700 y m-W60-700) mostraron una ligera mejoría en la capacidad de decoloración de la rhB en comparación con las muestras sintetizadas a baja temperatura (m-W30-500 and m-W60-500). Estos resultados indican que la temperatura a la cual los polvos de WO3 fueron tratados térmicamente juega un rol importante, en función del tiempo de la reacción de microondas-hidrotermal en las propiedades fotocatalíticas del WO3. Estos resultados difieren de la caracterización restante de las muestras, en particular de las propiedades físicas relacionadas a la morfología y las propiedades superficiales, las cuales no fueron influenciadas por el tiempo de la reacción de microondas-hidrotermal. En contraste, significativas diferencias se observaron en las propiedades fiscas, cuando la temperatura para la preparación del WO3 se modificó. Asimismo, aunque se observaron diferencias notables en los valores del área de superficie de muestras preparadas con el mismo tiempo de reacción (30 o 60 min), el área de superficie no influye significativamente en la actividad del WO3. En este sentido, el factor que gobierna la actividad fotocatalítica de las nanopartículas de WO3 es el grado de cristalinidad del fotocatalizador. Debido a que las muestras que presentaron una estructura hexagonal (h-W30, h-W30-250, h-W60 and h-W60-250) mostraron una fuerte adsorción de la solución de rhB, las pruebas fotocatalíticas no se realizaron con estas muestras.

La figura 6 muestra la degradación fotocatalítica de IC (30 mg.L-1) con las diferentes muestras de WO3 sintetizadas por microondas-hidrotermal utilizadas como fotocatalizador bajo irradiación de una lámpara de xenón. Se observó que la velocidad de decoloración del IC fue más alta que la de rhB, a pesar de que la concentración de IC es seis veces más alta que la de rhB. Con la excepción de la muestra m-W60-500, todas las muestras fueron capaces de decolorar 100% la solución del IC en 180 minutos. Estas pruebas son indicativas de que es factible la eficiente decoloración de la rhB e IC con el WO3 como fotocatalizador. La figura 7 muestra la degradación fotocatalítica con TC (20 mg.L-1) en la presencia de m-W30-700 como fotocatalizador bajo irradiación de una lámpara de xenón. En esta prueba sólo se utilizó la muestra que exhibió la mejor actividad fotocatalítica en la degradación de rhB e IC. Después de 240 minutos de irradiación, la muestra m-W30-700 pudo degradar alrededor de 50% la solución de TC, y mostró mejor actividad fotocatalítica que el WO3 comercial. Asimismo, la actividad fotocatalítica del WO3 sintetizado por el método de ultrasonido asistido con CTAB se evalúo en la degradación de rodamina B (rhB) e índigo carmín (IC) en disolución acuosa bajo irradiación de una lámpara de xenón de 6000 K. La figura 8 muestra la degradación de rhB (5 mg.L-1) con las diferentes muestras de WO3 sintetizadas utilizadas como fotocatalizador. Después de 240 minutos de irradiación de la lámpara de xenón, se observó que todas las muestras exhibieron mejores resultados que la muestra sin CTAB (W500) y el WO3 comercial. En general, todas las muestras fueron capaces de decolorar la solución rhB en una gran medida, y las que revelaron la mejor actividad fotocatalítica fueron

Fig. 5. Degradación fotocatalítica de rhB (5 mg.L-1) por WO3 sintetizado vía microondas asistido por hidrotermal bajo diferentes condiciones experimentales.

Fig. 6. Degradación fotocatalítica de IC (30 mg.L-1) por WO3 sintetizado vía microondas asistido por hidrotermal bajo diferentes condiciones experimentales.

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D. SÁNCHEZ MARTÍNEZ, LETICIA M. TORRES GUERRA, E. ZARAZÚA MORÍN, C. GÓMEZ SOLÍS

Fig. 7. Degradación fotocatalítica de TC (20 mg.L-1) por WO3 sintetizado vía microondas asistido por hidrotermal bajo diferentes condiciones experimentales.

Fig. 9. Degradación fotocatalítica de IC (30 mg.L-1) por WO3 sintetizado vía ultrasonido asistido con CTAB bajo diferentes condiciones experimentales.

las preparadas a baja concentración de CTAB (W0.1-500 y W0.25-500) y, en consecuencia, las que presentaron el valor de área superficie mayor que la muestra sin CTAB. La figura 9 muestra la actividad fotocatalítica de WO3 con y sin CTAB en la degradación de IC (30 mg.L-1), que observa una mayor actividad que con la rhB a pesar de que la concentración de IC fue seis veces mayor. Esto se debe a sus respectivos coeficientes de extinción molar de cada uno de los colorantes. Todas las muestras presentan mejor actividad fotocatalítica que la muestra sin CTAB y el WO3 comercial. Después de 120 minutos de exposición a la lámpara de xenón las muestras con CTAB (W0.1 -500, W0.25 -500 y W0.5500) fueron capaces de decolorar en casi 100% de la solución IC, y la que reveló mejor la actividad fue la W0.1-500, es decir, la muestra que presenta el valor más alto área de superficial.

En este método de síntesis, el principal factor que influye en la actividad de las muestras de WO3 es la morfología de nanolaminas rectangulares, la cual se vio favorecida cuando se sintetizó el WO3 a bajas concentraciones de CTAB. Debido a que una alta concentración de CTAB las partículas de WO3 se aglomeran para obtener una morfología de las partículas ovoides principalmente. Por lo tanto, estos experimentos revelan que los factores que gobiernan la actividad fotocatalítica de las muestras WO3 sintetizadas en este método son principalmente la morfología de nanolaminas rectangulares y la adición a bajas concentraciones de CTAB. En términos generales, se concluye que le WO3 por los diferentes método de síntesis es un buen fotocatalizador para la degradación no sólo de colorantes (rhB y IC), sino de antibióticos (TC) en disolución acuosa bajo irradiación de una lámpara de Xenón. Análisis de carbón orgánico total (COT)

Fig. 8. Degradación fotocatalítica de rhB (5 mg.L-1) por WO3 sintetizado vía ultrasonido asistido con CTAB bajo diferentes condiciones experimentales.

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Mediante el análisis de carbón orgánico total (TOC) se determinó el grado de mineralización de los contaminantes orgánicos empleados en las pruebas fotocatalíticas con el WO3, bajo irradiación de una lámpara de xenón de 6000 K. Sólo estas pruebas se realizaron con los colorantes orgánicos para descartar que no sólo la solución de estos compuesto se estuviera decolorando y confirmar que realmente se degrada (mineralizando) la rhB y IC, caso contrario al que presenta la tetraciclina, ya que es incolora; por lo tanto, no presenta este problema. Para estos experimentos se seleccionó el método de síntesis con el que se obtuvieron los mejores resultados: ultrasoni-

INFLUENCIA DEL MÉTODO DE SÍNTESIS SOBRE LA MORFOLOGÍA Y PROPIEDADES FOTOCATALÍTICAS DEL WO3

COT (% Mineralización)

do asistido con CTAB y en particular se seleccionaron las muestras que presentaron la mejor actividad fotocatalítica en la degradación de rhB y IC (W0.25-500 for rhB and W0.1500 for IC). Se modificó la concentración inicial de rhB para el análisis de COT a una concentración de 50 mg/L y para el IC de 100 mg/L, con el objetivo de minimizar el error experimental en la medición. Los resultados muestran que el grado de mineralización alcanzado después de 96 horas de irradiación de la lámpara de xenón fue 92% la solución de rhB y 50% la del IC (ver figura 10).

Fig. 10. Variación del COT durante la mineralización de rhB e IC bajo irradiación de una lámpara de Xenón

el método de ultrasonido asistido con CTAB y la morfología de nanoláminas rectangulares. El WO3 utilizado como fotocatalizador es un material prometedor para su uso en fotocatálisis ambiental para la purificación del agua contaminada por colorantes orgánicos y antibióticos como la tetraciclina. RESUMEN En el presente trabajo se prepararon nanopartículas de trióxido de tungsteno (WO3) por dos rutas de síntesis: microondas asistido por hidrotermal y ultrasonido asistido con CTAB. Las nanopartículas fueron caracterizadas por DRX, MEB, UV-Vis y área superficial mediante la técnica BET. La actividad fotocatalítica de las muestras sintetizadas por los dos métodos de síntesis se evalúo con la reacción de degradación de dos colorantes (rodamina B, RhB e índigo carmín, IC) y un antibiótico (tetraciclina, TC), bajo irradiación de una lámpara de xenón. Se encontró que el método de síntesis influye directamente en las propiedades fisicoquímicas del WO3, en particular en la morfología de sus partículas y, por consiguiente, en sus propiedades fotocatalíticas. En este sentido, el método que mostró las mejores propiedades fotocatalíticas del WO3 fue el sintetizado vía ultrasonido asistido con CTAB, con una morfología de nanoláminas rectangulares. Palabras clave: WO 3 , Contaminantes orgánicos, Fotocatálisis. ABSTRACT

Por lo tanto, se observó casi la completa mineralización de los colorantes orgánicos. Además, esto confirma que no sólo es factible el ataque de los grupos cromóforos de los colorantes orgánicos, sino también los grupos aromáticos durante las pruebas fotocatalíticas con el WO3 como fotocatalizador. CONCLUSIONES Se obtuvieron satisfactoriamente nanopartículas de WO3 por dos métodos de síntesis: microondas asistido por hidrotermal y ultrasonido asistido con CTAB. Se obtuvieron diferentes morfologías en función del método de síntesis. Por lo tanto, el método de síntesis influye directamente en la morfología de las partículas del WO3. La actividad fotocatalítica se favoreció en función del método de síntesis y su morfología. El método de síntesis que mostró las mejores propiedades fotocatalíticas en la degradación de contaminantes orgánicos fue 46

In the present work WO3 nanoparticles by two synthesis methods were prepared: microwave assisted hydrothermal and ultrasound synthesis method assisted with CTAB. The nanoparticles were characterized by XRD, SEM, UV-vis and surface area by BET method. The photocatalytic activity was evaluated in the degradation reactions of two dyes (rhodamine B, RhB and indigo carmine, IC) and an antibiotic (tetracycline, TC) under Xenon lamp irradiation. It was found that the synthesis method directly influences the physicochemical properties of WO3, in particular in the morphology of particles and photocatalytic properties. On the other hand, the synthesis method that showed the best photocatalytic properties of WO3 was the ultrasound synthesis method assisted with CTAB obtained with morphology of rectangular nanoplates. Keywords: WO3, Organic pollutants, Photocatalysis. CIENCIA UANL / AÑO 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

D. SÁNCHEZ MARTÍNEZ, LETICIA M. TORRES GUERRA, E. ZARAZÚA MORÍN, C. GÓMEZ SOLÍS

Agradecimientos

Los autores agradecen por el apoyo financiero otorgado para la realización de este proyecto al Paicyt-UANL 2011-2012, Conacyt FOINS 75/2012, CNPq México-Brasil 2012 Clave 174247, CB-220802 y la SEP, for support of Projected PIFI 2011–2012 Apoyo al CA-UANL-244 y Promep/103.5/13/ 6644 Apoyo UANL-PTC-744.

10.

REFERENCIAS

13.

14.

3. 4. 5. 6. 7.

S. Malato. In Workshop on “Catalytic process for clean chemistry and water and air pollution”, Hammamet–Tunisia, (2000). S.P. Parra Cardona. Coupling of photocatalytic and biological processes as a contribution to the detoxification of water: catalytic and technological aspects (Tesis Doctoral), Universidad del Valle, Cali, Colombia, (2001). T. Oppenlander, Photochemical Purification of Water and Air, Advanced Oxidation Processes (AOPs): Principles, Reaction Mechanisms, Reactor Concepts, Ed. WILEY-VCH, (2003). C.P. Huang, C. Dong, Z. Tang, Waste Management 13 (1993) 361-377. W.H. Glaze, Environmental Science and Technology 21 (1987) 224-230. W.H. Glaze, J.W. Kang, D.H. Chapin, Ozone Science & Technology 9 (1987) 335-352. S. Parra, E. Hemmer, P. Péringer, C. Pulgarín, Effect of the nature of substituents in aromatic rings on the biodegradability and toxicity of photodegradated solutions, International Symposium on Solar Chemistry: Baden, Switzerland, (1997). S.P. Parra Cardona, Coupling of photocatalytic and biological processes as a contribution to the detoxification of water: catalytic and technological aspects (Tesis Doctoral), Universidad del Valle, Cali, Colombia, (2001).

CIENCIA UANL / AÑO 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

11. 12.

15.

16. 17.

18.

J. Tang, Z. Zou, J. Yin, J. Ye, Photocatalytic degradation of methylene blue on CaIn2O4 under visible light irradiation, Chemical physics letters, 382, (2003), 175-179. T. Zhang, T. Oyama, S. Horikoshi, H. Hidaka, J. Zhao, N. Serpone, Photocatalyzed N-demethylation and degradation of methylene blue in titania dispersions exposed to concentrated sunlight, Solar Energy Materials & Solar Cells, 73 (2002), 287–303. D.S. Kima, Y. S. Park, Photocatalytic decolorization of rhodamine B by immobilized TiO 2 onto silicone sealant, Chemical Engineering Journal, 116, (2006), 133–137. D. Enríquez Villa, Presencia de contaminantes emergentes en aguas y su impacto en el ecosistema (Tesis Doctoral), Universidad de Chile, Santiago de Chile, (2012). G.R. Bamwenda, H. Arakawa, The visible light induced photocatalytic activity of tungsten trioxide powders, Applied Catalysis A 210 (2001) 181–191. X.F. Cheng, W.H. Leng, D.P. Liu, J.Q. Zhang, C.N. Cao, Enhanced photoelectrocatalytic performance of Zn-doped WO3 photocatalysts for nitrite ions degradation under visible light, Chemosphere 68 (2007) 1976–1984. S.J. Hong, H. Jun, P.H. Borse, J.S. Lee, Size effects of WO3 nanocrystals for photooxidation of water in particulate suspension and photoelectrochemical film systems, International Journal of Hydrogen Energy 34 (2009) 3234–3242. B.R. Huang, T.C. Lin, Y.M. Liu, WO 3 /TiO 2 core–shell nanostructure for high performance energy-saving smart windows, Solar Energy Materials and Solar Cells, 133 (2015) 32-38. X. Yang, V. Salles, Y.V. Kaneti, M. Liu, M. Maillard, C. Journet, X. Jiang, A. Brioude, Fabrication of highly sensitive gas sensor based on Au functionalized WO 3 composite nanofibers by electrospinning, 220 (2015) 1112-1119. S.J. Hong, H. Jun, P.H. Borse, J.S. Lee, Size effects of WO3 nanocrystals for photooxidation of water in particulate suspension and photoelectrochemical film systems, 34 (2009) 3234-3242. Recibido: 23/09/15 Aceptado: 23/10/15

Actividades catalíticas del tantalato de sodio en la producción de hidrógeno por procesos fotoinducidos LETICIA M. TORRES MARTÍNEZ*, CHRISTIAN GÓMEZ SOLÍS*, ISAÍAS JUÁREZ RAMÍREZ*, JUAN CARLOS BALLESTEROS PACHECO*, DANIEL SÁNCHEZ MARTÍNEZ*

El desarrollo de fuentes renovables de energía amigables con el medio ambiente se ha convertido en un tema de atención prioritaria en los últimos cuarenta años.1-3 A partir del trabajo reportado por Fujishima y Honda, en 1972, para la fotoconversión del agua con el TiO2 como fotoánodo, muchos investigadores han desarrollado diversos sistemas fotocatalíticos o fotoelectroquímicos que usen luz solar con la finalidad de producir hidrógeno de manera eficiente.4,5 Varios semiconductores se han empleado en la producción de hidrógeno vía fotocatalítica, entre éstos se encuentran los tantalatos, los cuales consisten en aniones TaO3- y Ta2O62- enlazados con cationes metálicos que serían metales alcalinos, alcalinotérreos, metales de transición y otros metales de grupos principales, los cuales se sintetizan por diferentes métodos: estado sólido, sol-gel, hidrotermal y coprecipitación, entre otros. Su empleo como catalizadores para la producción de hidrógeno ha mostrado una alta actividad debido a su estructura tipo perovskita, que facilita la migración de los portadores de carga.6 A los tantalatos con estructura tipo perovskita de fórmula ATaO3 (A = Li, Na, K) los forman octaedros unidos por las esquinas. Entre éstos, el NaTaO3, asistido con cocatalizadores como el NiO y el RuO2 presenta la mayor actividad fotocatalítica hasta ahora reportada. Nuestro grupo de investigación ha estudiado el sistema RuO2/NaTaO3 en la reacción de producción de hidrógeno a partir de agua con alta actividad fotocatalítica. 7 De acuerdo con los resultados, el material La:NaTaO3 sintetizado por sol-gel y modificado con 1% de RuO2 produjo alrededor de 4,108 µmoles h-1 g-1 de H2, lo cual es mucho mayor que lo reportado previamente por Kudo et al.8 para este mismo material, pero sintetizado por reacción de estado sólido. Por otra parte, se han empleado estrategias para mejorar la actividad catalítica de los materiales para la producción de hidrógeno, como: a) diseñar el método de sín* Universidad Autónoma de Nuevo León. Contacto: lettorresg@yahoo.com

tesis; b) la incorporación de un cocatalizador, y c) a través de la incorporación de otro elemento como dopante. Por tal motivo, las investigaciones se orientan sobre el desarrollo de materiales semiconductores con diferentes rutas de síntesis de química suave para su preparación, con la finalidad de modificar la morfología del material y tener mayor área de superficie expuesta.9-15 En los últimos años se ha observado un gran interés en el desarrollo y optimización de los métodos de síntesis, entre ellos los de química suave como el sol-gel, solución-combustión, hidrotermal y precipitación asistida, ya que permiten principalmente la obtención de la fase de interés del fotocatalizador a menor temperatura y menor tiempo de reacción, en comparación con el método cerámico tradicional.16-19 En este sentido, la selección correcta del método de síntesis para la preparación de fotocatalizadores adecuados es una de las tareas más importantes en el campo de la fotocatálisis. La modificación de los semiconductores mediante el uso de cocatalizadores es una práctica que favorece de manera significativa la actividad fotocatalítica.20-23 La función principal del cocatalizador es promover la transferencia del par hueco/ electrón hacia la superficie, con esto, no sólo se consigue incrementar la velocidad y la eficiencia de la reacción, sino que en algunos casos ayuda a estabilizar la estructura del fotocatalizador; también ayudan a reducir la energía de activación para producir el hidrógeno. En este trabajo se presenta y discute el aumento significativo en la actividad fotocatalítica del NaTaO3 para la producción de hidrógeno a partir de la conversión del agua, empleando para ello el material preparado a través de una nueva ruta de síntesis de química suave, llamada solvo-combustión, la cual es una modificación del método de solución-combustión. Además, con este método se busca que el producto presente un alto valor de área superficial y alto grado de cristalinidad, así como características estructurales y morfológicas específicas. Se busca que la sinergia de estas propiedades favorezca el incremento en la eficiencia de la reacción para la producción de hidrógeno a partir de la conversión de la molécula del agua. CIENCIA UANL / AÑO 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

LETICIA M. TORRES M., CHRISTIAN GÓMEZ S., ISAÍAS JUÁREZ R., JUAN CARLOS BALLESTEROS P., DANIEL SÁNCHEZ M.

METODOLOGÍA EXPERIMENTAL Síntesis del óxido tipo perovskita NaTaO 3 mediante solvo-combustión

cuarzo.24 Como fuente de luz se utilizó una lámpara de mercurio de alta presión de 400 W, modelo HL400EH-5 de SEN Lights Corporation.25 Vía fotoelectroquímica

La síntesis se llevó a cabo utilizando como reactivos químicos el etóxido tántalo (V) (99.98% Aldrich) y acetato de sodio (98% DEQ). Primero, las cantidades estequiométricas de etóxido de tántalo y acetato de sodio se colocaron en un matraz y se disolvieron en acetilacetona y etanol. La mezcla se agitó y se calentó moderadamente a reflujo hasta que la temperatura alcanzó los 70°C. Después se añadió el HNO3 y el matraz se colocó inmediatamente en una plancha de calentamiento a 180°C para provocar la combustión. Posteriormente, el producto obtenido se dividió en cuatro porciones, una se mantuvo tal cual (fresco) y las otras tres porciones se calcinaron a 400, 600 y 700°C durante dos horas.

Una vez sintetizados y caracterizados los materiales, fueron preparados como electrodos para las pruebas fotoelectroquímicas. La preparación de los electrodos se llevó a cabo mediante el método de electrodepositación. Las pruebas de actividad fotoelectroquímica se llevaron a cabo en una celda de cuarzo que consta de un sistema convencional de tres electrodos: un electrodo de platino, el electrodo de referencia de Ag/ AgCl y el electrodo de trabajo que fue el material sintetizado. Los experimentos fueron monitoreados en un potenciostato/ galvanostato AUTOLAB PGSTAT 302N. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Caracterización Síntesis del NaTaO3 por solvo-combustión Todos los materiales semiconductores se caracterizaron térmica, estructural, morfológica y ópticamente, a través de diversas técnicas como análisis térmico simultáneo (DTA/TGA), difracción de rayos-X en polvos (DRX), microscopía electrónica de barrido (MEB), microscopía electrónica de transmisión (MET), fisisorción de nitrógeno (N2), energía de banda prohibida (E g ) y espectroscopia de impedancia electroquímica. Producción de hidrógeno a partir de la reacción de fotoconversión del agua en hidrógeno y oxígeno vía HPC y PEC El NaTaO3 sintetizado por la nueva ruta de solvo-combustión se empleó para la producción de hidrógeno. La actividad de producción de este material se evalúo y comparó bajo tres aspectos: el nuevo método de síntesis, producción en modo HPC, en modo PEC y la incorporación del cocatalizador RuO2. Vía fotocatalítica Las pruebas se efectuaron en un sistema de reacción de un dispositivo de vidrio adaptado a un cromatógrafo de gases marca Varian CP 3380, con un detector de conductividad térmica, para analizar los gases generados en la reacción de conversión del agua. La reacción de conversión del agua se efectuó en un reactor adaptado con una celda de inmersión de CIENCIA UANL / AÑO 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

Con la finalidad de entender el proceso de solvo-combustión en el cual ocurre la reacción, se realizó el balance de energía teórico y se consideraron valores reportados en la bibliografía de entalpía de formación y capacidad calorífica de las especies químicas involucradas. Con base al principio de química de propulsión,26 para reacciones redox estequiométricas entre un combustible y el agente oxidante nitrato, los gases principales involucrados en la reacción de combustión son N2, CO2 y H2O. La proporción nitratos/acetilacetona se varió en el rango 1-9. Para efectuar el cálculo de la temperatura adiabática, se tomaron datos termodinámicos de capacidad calorífica y entalpías de reacción reportados en la bibliografía.27 A partir de éstos, fue posible calcular la entalpía de combustión utilizando la ecuación (1). (1) Los resultados de la entalpía liberada por el proceso de combustión, con los datos de entalpía de formación en la bibliografía y con la ecuación 2, revelaron que la temperatura adiabática fue de 1470°C. (2) Por otra parte, en la figura 1 se muestra el comportamiento térmico del polvo obtenido del proceso de solvo-combus49

ACTIVIDADES CATALÍTICAS DEL TANTALATO DE SODIO EN LA PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO POR PROCESOS FOTOINDUCIDOS

Fig. 1. Comportamiento térmico de la muestra fresca del NaTaO3 en un rango de temperatura 30-1000°C.

Fig. 2. Patrones de DRX del NaTaO3 preparado por el método de solvo-combustión.

tión. Se observa que la muestra tiene una pérdida en peso de aproximadamente 20% entre los 100 y 700°C, asociada a los picos endotérmicos, que corresponden al proceso de deshidratación y a la pérdida de la materia orgánica residual. Además, se observa que por encima de los 600°C se presenta un pico exotérmico que corresponde a la recristalización del NaTaO3 y la presencia de la fase secundaria (Na2Ta4O11), que también comienza a aparecer a esta temperatura. La presencia de esta fase secundaria se debe a que probablemente esté ocurriendo la volatilización del óxido de sodio durante el proceso de síntesis, como se ha reportado en otros procesos de síntesis.7,28

tan una mayor cristalinidad, y cristalizan en una estructura de simetría ortorrómbica (PDF No. 01-072-1191). Asimismo, se observaron algunos pequeños picos adicionales, los cuales corresponden a la fase secundaria Na2Ta4O11, cuya presencia es alrededor de 5% (PDF No. 038-0463). En la muestra calcinada a 700°C se observó un incremento en más de 50% de la segunda fase. Como se mencionó anteriormente, la presencia de esta fase secundaria se debe a la volatilización parcial del Na2O.

Caracterización estructural, morfológica, óptica y electroquímica del NaTaO3 obtenido por solvo-combustión Difracción de rayos X En la figura 2 se muestran los patrones de difracción de rayosX en polvos del NaTaO3, tanto para la muestra fresca como para los materiales tratadas térmicamente a 400, 600 y 700ºC. Los difractogramas de la figura 2a corresponden al polvo obtenido directamente del proceso de solvo-combustión (180°C), y el polvo tratado térmicamente a 400°C, en ambos difractogramas se observa la presencia de la fase NaTaO3 con aceptable cristalinidad. Los resultados indican que tanto la muestra fresca como la calcinada a 400°C presentan la fase del NaTaO3, con una estructura cristalina monoclínica (PDF No. 01-074-2477). Importa resaltar que la síntesis del NaTaO3 a 180°C es la temperatura más baja hasta ahora reportada para esta fase. Por otro lado, los difractogramas de la figura 2b muestran que los materiales calcinados a 600 y 700°C, presen-

Análisis de la morfología En las figuras 3a y 3b, se observa que las partículas del NaTaO3 presentan un tamaño menor a una micra, y unidas forman una estructura tipo esponja; esta morfología se atribuye al método de síntesis de solvo-combustión, ya que durante el proceso de combustión ocurre la liberación de gases y se evita el crecimiento del tamaño de partícula del NaTaO3. Por otro lado, al analizar los materiales calcinados, no se observaron diferencias importantes en la morfología, y se mantuvieron las cavidades observadas en la muestra fresca. Estos resultados muestran que la combustión de compuestos poliméricos provoca estructuras de morfología similar a una esponja con alta área superficial. Asimismo, las micrografías obtenidas del análisis por microscopía electrónica de transmisión (MET) del NaTaO3 preparado por solvo-combustión muestran que las partículas del NaTaO3 presentan una morfología de cubos con un tamaño menor a 100 nm (figura 3c). La nanoestructura de estas partículas obtenidas a 600°C se forma por partículas apiladas en forma de nanoescalones, los cuales son sitios con energía adecuada para la disminución de la energía libre de Gibbs de la reacción de manera que la reducción de protones se ve favorecida.

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LETICIA M. TORRES M., CHRISTIAN GÓMEZ S., ISAÍAS JUÁREZ R., JUAN CARLOS BALLESTEROS P., DANIEL SÁNCHEZ M.

la tendencia en la producción de hidrógeno fue la siguiente: NaTaO3-600 > NaTaO3-Fresca (180°C) > NaTaO3-400 > NaTaO3-700. De acuerdo a los resultados, la fase con estructura ortorrómbica (NaTaO3 calcinado a 600°C) presentó la mayor actividad fotocatalítica, aun y cuando en la bibliografía está

Fig. 3. Imágenes de microscopía electrónica de barrido del NaTaO3 preparado por solvo-combustión: (a) 180°C y (b) 600°C. (c) Imagen TEM del NaTaO3 obtenido a 600°C.

Valores de área superficial específica (SBET) Los resultados de área superficial para el NaTaO3 obtenido a 180, 400, 600 y 700°C fueron 118, 75, 41 y 35 m2.g-1, respectivamente. Estos resultados indican que conforme se incrementa la temperatura, el área superficial disminuye como una consecuencia del proceso de sinterizado de las partículas de NaTaO3 obtenidas por solvo-combustión a 180°C. Un análisis comparativo de estos resultados con los reportados en la bibliografía para NaTaO3, sintetizado por estado sólido (0.6 m2. g-1, estructura ortorrómbica) y sol-gel (23 m2.g1 , estructura ortorrómbica y monoclínica) indica que en este trabajo el nuevo método de solvo-combustión permitió obtener un valor de área superficial 68 veces superior para el caso de NaTaO3 con estructura ortorrómbica (600°C) y el doble, con respecto a la fase ortorrómbica obtenida por sol-gel. Desempeño del NaTaO3 en la producción de hidrógeno Sistema de fotocatálisis heterogénea usando NaTaO3 y NaTaO3-RuO2 La actividad del NaTaO3 como fotocatalizador para la producción de hidrógeno se determinó a partir de la conversión de agua, con un sistema de fotocatálisis heterogénea (HPC) irradiado con luz UV. En la figura 4 se muestran los resultados de la evolución de hidrógeno de las muestras de NaTaO3 preparadas: la fresca y las tratadas térmicamente a 400, 600 y 700°C. En este caso,

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Fig. 4. Producción de H2 a partir de la conversión de agua con como fotocatalizador el NaTaO3 preparado por el método de solvo-combustión.

reportado que la fase monoclínica debería ser la más activa por el ángulo de enlace Ta-O-Ta cercano a 180°, que le permite una mayor deslocalización de los portadores de carga fotogenerados, los cuales incrementan su movilidad para alcanzar la superficie en menor tiempo y evitar la recombinación. La producción de hidrógeno alcanzada por el NaTaO3 calcinado a 600°C fue de 430 µmol h-1.g-1, resultado cuatro veces superior a los reportados en la bibliografía para este óxido, los cuales son 166 y 110 µmol h-1.g-1 con NaTaO3 obtenido por sol-gel y estado sólido, respectivamente,7,8 este último con metanol como agente de sacrificio. La actividad presentada por el NaTaO3 se atribuye a la morfología en forma de nanoescalones, la cual favoreció la presencia de sitios activos para la reacción de evolución de hidrógeno y oxígeno, así como una alta área superficial (41 m2.g-1), la cual genera una mayor cantidad de los mismos en la superficie donde ocurren las reacciones redox. Asimismo, la presencia de la fase secundaria (Na2Ta4O11), la cual contribuye al incremento de la actividad al actuar como un cocatalizador, captura los electrones y retarda la recombinación de par hueco-electrón.

ACTIVIDADES CATALÍTICAS DEL TANTALATO DE SODIO EN LA PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO POR PROCESOS FOTOINDUCIDOS

El NaTaO3 tratado térmicamente a 600°C se seleccionó para impregnarlo con RuO2, al evaluar la producción de H2 bajo irradiación solar. En este caso, la muestra de NaTaO3 al contener 0.5% de RuO2, incrementó ligeramente la cantidad de H2 producido en comparación con el NaTaO3 solo. Por otro lado, los resultados obtenidos indican que la muestra con 1% en peso de RuO2 presentó la mayor actividad fotocatalítica. Después de cinco horas de reacción, se produjeron cerca de 50,000 micromoles de hidrógeno por gramo, esto es 25 veces más que la cantidad obtenida con solo el NaTaO3. Cuando se incorpora 1.5% de RuO2 sobre el NaTaO3, produce menos de 25,000 micromoles por gramo. Esta disminución se atribuye a la aglomeración del RuO2 en la superficie del NaTaO3, que limita la absorción de luz en la superficie del material y, por lo tanto, disminuye la generación del par hueco–electrón en el NaTaO3. La cantidad de hidrógeno obtenido (9,800 µmol h-1.g-1) con el NaTaO3 preparado por el método de solvo-combustión, calcinado a 600°C e impregnado con RuO2, fue dos veces más grande en este trabajo en comparación con otros reportados para este mismo óxido (4,108 y 147 µmol h-1.g-1), preparado por sol-gel7 y estado sólido,29 respectivamente, este último con incluso metanol como agente de sacrificio. En este caso, se asume que la morfología en forma de nanoescalones que presenta la fase ortorrómbica del NaTaO3 obtenida por el método de solvo-combustión influye considerablemente en el incremento de la actividad, debido a que en los nanoescalones formados se deposita el RuO2, y genera más sitios activos para la evolución de hidrógeno. Asimismo, se presenta un efecto sinérgico entre la fase secundaria y el cocatalizador RuO2, al actuar ambos como colectores de electrones, y favorece la actividad fotocatalítica al retardar la recombinación del par hueco-electrón.

RuCl3 + 1.0 M HNO3, previamente reportada en la bibliografía31 La figura 5a muestra el espectro de DRX de la película de NaTaO3 después de la electrodeposición de RuO2, en donde se identifican las señales correspondientes a la cinta de cobre, NaTaO3 y RuO2. La figura 5b muestra la imagen MEB correspondiente con la película Cu-NaTaO3-RuO2, se observa la presencia de granos semiesféricos agrupados en forma de racimo, así como la morfología característica del NaTaO3 obtenida en este trabajo. La composición elemental de la película Cu-NaTaO3-RuO2 se obtuvo por análisis EDS (figura 5c), en el espectro se observa la presencia de cobre, tántalo, rutenio y oxígeno. El análisis químico indicó que existe 2.2% de rutenio. La producción fotoelectroquímica de hidrógeno sobre CuNaTaO3 y Cu-NaTaO3-RuO2 se llevó bajo irradiación durante 1 h a un valor de -0.5 V. La cantidad de hidrógeno y oxígeno se midió en un cromatógrafo de gases. La figura 6 muestra la comparación de los cromatogramas relacionados con la producción de hidrógeno y oxígeno para ambos fotoelectrodos, los cuales corresponden con una cantidad de 4,300 y 15,700 µmol g-1.h-1 para Cu-NaTaO3 y Cu-NaTaO3-RuO2, respectivamente. La comparación de estos resultados con los obtenidos en el proceso fotocatalítico indican que en el sistema PEC es diez y dos veces mayor la cantidad de hidrógeno producido para el NaTaO3 y NaTaO3-RuO2, respectivamente. Propuesta del mecanismo de transferencia de carga Con la finalidad de dar una explicación a los resultados de producción de hidrógeno con NaTaO3 obtenido por solvo-

Sistema fotoelectroquímico usando NaTaO3 y NaTaO3RuO 2 Para la evaluación de la producción de hidrógeno fotoelectroquímico, el polvo de NaTaO3 se preparó en forma de película, a partir de la metodología empleada por nuestro grupo de investigación,30 en el que como sustrato conductor se utilizó una cinta adhesiva de cobre (marca 3M), y sobre ella se colocaron 0.1 mg de NaTaO3, de manera que la superficie de cobre quede completamente cubierta y adherida con el polvo NaTaO3. Para la incorporación de RuO2 se utilizó esta película de NaTaO3 como electrodo de trabajo por la técnica de electrodeposición a partir de una solución 0.1 M 52

Fig. 5. (a) DRX de la película de NaTaO3 después de la electrodeposición de Ru, (b) micrografía de MEB y (c) análisis de EDS de la película Cu-NaTaO3RuO2.

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claro observar que la cantidad de hidrógeno producido es mayor en el sistema PEC. Adicionalmente, podemos afirmar que estos resultados son superiores a los reportados hasta ahora en la bibliografía para este material. Estas altas actividades las hemos atribuido a este nuevo método de síntesis al que le hemos nombrado solvo-combustión, el cual confiere propiedades morfológicas, estructurales y químicas al NaTaO3, las cuales tienen un efecto sinérgico capaz de incrementar la tasa de producción de hidrógeno.

Fig. 6. Cromatogramas de la producción fotoelectroquímica de H2.

combustión, diagramas de banda fueron construidos para este fin. La figura 7 corresponde con el diagrama de bandas con la incorporación de RuO2, el cual presenta una banda de conducción más positiva que el Na2Ta4O11, lo que provoca que actúe como un colector de electrones. Estos resultados muestran la efectividad de acoplar materiales semiconductores para lograr un mayor aprovechamiento de las cargas fotogeneradas. De tal forma que la probabilidad de recombinación se vea disminuida, debido a que el RuO2 y la fase Na2Ta4O11 proporcionan nuevos niveles de energía permitidos para que los electrones no regresen a su estado basal. La figura 8 muestra un comparativo de los mejores resultados de producción de hidrógeno en el sistema HPC y PEC presentados en este trabajo. A partir de estos resultados, es

Fig. 7. Transferencia de carga en el sistema fotocatalítico.

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Fig. 8. Resultados comparativos de producción de hidrógeno del NaTaO3 en los sistemas HPC y PEC.

CONCLUSIONES Se desarrolló un innovador método termoquímico (solvocombustion) de síntesis a través del cual se obtuvo por vez primera la fase del tantalato de sodio (NaTaO3) a la temperatura más baja (180°C) hasta ahora reportada y en un tiempo muy corto (10 minutos). El método de solvo-combustión permite obtener partículas con una morfología en forma de cubos enlazados por nanoescalones, al favorecer la actividad catalítica del NaTaO3 en la producción de hidrógeno en los procesos fotoinducidos, debido a que se generan sitios activos para la evolución del hidrógeno. El NaTaO3 con estructura cristalina ortorrómbica presentó una mayor actividad fotocatalítica, comparada con los resultados de la fase monoclínica, lo cual contradice a lo reportado en la bibliografía. Este resultado se asocia con la presencia de la fase secundaria Na2Ta4O11 que cristaliza a una temperatura de 600°C, la cual actúa como un colector de electro53

ACTIVIDADES CATALÍTICAS DEL TANTALATO DE SODIO EN LA PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO POR PROCESOS FOTOINDUCIDOS

nes que ayuda a evitar la recombinación del par hueco-electrón. Se encontró en este trabajo que la alta actividad de la fase ortorrómbica del NaTaO3 obtenida se asocia con la sinergia de la elevada área superficial, la presencia de los nanoescalones en las partículas del NaTaO3 y la presencia de la segunda fase Na2Ta4O11 en bajas concentraciones. Además, el acoplamiento de las bandas energéticas. El uso de RuO2 como cocatalizador incrementa la actividad catalítica del NaTaO3 en procesos fotoinducidos en la producción de hidrógeno, y logra obtener 9,800 µmol.g-1.h-1, lo cual es 23 veces más grande que la cantidad obtenida con sólo el NaTaO3 reportado en bibliografía y sin emplear metanol como agente de sacrificio. Se asume que el incremento en la actividad se debe a que en los nanoescalones formados se deposita el RuO2, y genera más sitios activos para la evolución de hidrógeno; además, actúa como un colector de electrones y junto con la segunda fase Na2Ta4O11 retarda la recombinación del par hueco-electrón. La producción fotoelectroquímica de H2 por el NaTaO3 se incrementó por efecto del potencial interfacial controlado que disminuye la velocidad de recombinación del par huecoelectrón, de manera que un mayor número de electrones llegan a la superficie para la reducción de protones. La transferencia de electrones en el sistema electroquímico se aceleró al mantener el sistema bajo irradiación, ya que se disminuyó la recombinación del par hueco-electrón. Además, la presencia de RuO2 aumentó la cantidad de cargas fotogeneradas y provocó un incremento en la reducción de H+ para generar mayor cantidad de H2. AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen al Paicyt-UANL 2011-2012, Conacyt FOINS 75/2012, Conacyt CNPq México-Brasil 2012-174247, y Conacyt-CB168730, por el apoyo financiero otorgado para la realización de este proyecto. RESUMEN En el presente trabajo se presenta una nueva ruta de síntesis termoquímica de la perovskita NaTaO3, a la cual se le evaluó el desempeño fotocatalítico en la producción de hidrógeno, sin agente de sacrificio. La fotoproducción de hidrógeno se llevó a cabo en un reactor fotocatalítico y fotolectroquímico, respectivamente, bajo irradiación de luz UV-vis. Los resultados de producción de hidrógeno en el sistema fotocatalítico fueron 430 y 9,800 µmol g-1.h-1 sin y con RuO2, respectiva54

mente; en el caso del sistema fotoelectroquímico se obtuvieron 4,300 y 15,700 µmol g-1.h-1 sin y con RuO2, que indican que el NaTaO3 es diez y 1.6 veces más fotoactivo en el sistema fotoelectroquímico. La alta actividad se atribuye a las características morfológicas, ópticas, estructurales y químicas del NaTaO3, obtenidas por la nueva ruta de síntesis. La temperatura de ignición de la mezcla comburente fue de 180°C; no obstante, los cálculos termoquímicos arrojaron una temperatura adiabática máxima de 1470°C. Los resultados de DRX indicaron que el NaTaO3 obtenido a 180ºC presenta una buena cristalinidad, pero ésta aumenta cuando el polvo se somete a tratamiento térmico entre 400-700°C. Además, dos fases cristalinas fueron encontradas en función de la temperatura; entre 180-400°C se obtuvo la monoclínica y entre 600700°C la ortorrómbica. Palabras clave: Tantalato de sodio, Solvo-combustión, Hidrógeno, Fotocatálisis, Fotoelectroquímica. ABSTRACT In the present work a novel thermochemical synthesis route for NaTaO3, which was evaluated in the water splitting reaction without sacrificial agent, is reported. Hydrogen production tests were conducted in photocatalytic and photoelectrochemistry reactors under UV light irradiation. Results showed that the amount of hydrogen produced in the photocatalytic systems was 430 and 9,800 µmol g-1.h-1 with and without RuO 2 , respectively; while in the photoelectrochemical systems the amount of hydrogen produced was 4,300 and 15,700 µmol g-1.h-1 with and without RuO2, indicating that NaTaO3 is 10 and 1.6 times more photoactive in the photoelectrochemical system. This activity is attributed to the morphological, optical, structural, and chemical characteristics of NaTaO3 obtained by the novel synthesis route. The ignition temperature was 180°C, nevertheless the thermochemical calculations indicated a maximun adiabatic temperatura of 1470°C; which reduces in more than 550% the energy consumption used for the synthesis of NaTaO3 by solid-state reaction. XRD results indicated that NaTaO3 obtained at 180ºC shows a good crystallinity, which increases when the powder is thermally treated from 400 to 700°C. Also 2 crystalline phases were detected as a function of the temperature; the monoclinic phase was obtained between 180-400°C and the orthorhombic phase was obtained between 600-700°C.

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Keywords: Sodium tantalate, Solvo-combustion, hydrogen, Photocatalysis, Photoelectrochemical.

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REFERENCIAS

19.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.

J.R. Bartels, M.B. Pate, N.K. Olson. Int. J. Hydrogen Energy 35 (2010) 8371-8384. S. Verhelst. Int. J. Hydrogen Energy, 39, 2014, 1071-1085. C.J. Winter. Int. J. Hydrogen Energy 34 (2009) S1-S52. R. Abe, Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews 11 (2010) 179-209. A. Fujishima, K. Honda. Nature 238 (1972) 37-38. J. Gong et al. Chem Soc Rev. 43, 4271-4896 (2014). L.M. Torres-Martínez, R. Gómez, O. Vázquez-Cuchillo, I. JuárezRamírez, A. Cruz-López, F.J. Alejandre-Sandoval. Catal Commun 12 (2010) 268-272. H. Kato, A. Kudo, Chem. Phys. Lett. 295 (1998) 487-492. F.E. Osterloh. Chemistry of Materials. 20 (2008) 35-54. W. Yao, C. Huang, J. Ye. Chemistry of Materials 22 (2010) 11071113. R.J. Braham and A.T. Harris. Industrial & Engineering Chemistry Research. 48 (2009) 8890-8905. W.J. Youngblood, S.H. Anna-Lee, K. Maeda, T.E. Mallouk. Accounts of Chemical Research 42 (2009) 1966-1973. X. Hu, G. Li, and J.C. Yu. Langmuir 26 (2010) 3031-3039. M. Nan-Chong, B. Jin, C. W. K. Chow, C. Sain. Water Research 44 (2010) 2997-3027. A. Kudo, Y. Miseki, Chem. Soc. Rev. 38 (2009) 253-278.

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20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31.

C.C. Tsai, H.S. Teng, J. Am. Ceram. Soc. 87 (2004) 2080-2085. X. Li and J. Zang, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 19411-19418. L.M. Torres-Martínez, M. A. Ruiz-Gómez, M.Z. Figueroa-Torres, I. Juárez-Ramírez, E. Moctezuma, E. López Cuellar. Materials Chemistry and Physics 133 (2012) 839-844. L.M. Torres-Martínez, M.A. Ruiz-Gómez, M.Z. Figueroa-Torres, I. Juárez-Ramírez, E. Moctezuma. International Journal of Photoenergy, Article ID 939608 (2012) 7 pages. A. Kudo, H. Kato, I. Tsuji. Chemistry Letters 33 (2004) 1534. K. Maeda. Journal of Photochemistry and Photobiology C 12 (2011) 237. X. Chen, S. Shen, L. Guo, S.S. Mao. Chemical Reviews 110 (2010) 6503. A. Kudo, Y. Miseki, Chem. Soc. Rev. 38 (2009) 253-278. J.C. Luna Urzúa. Tesis de Maestría. FCQ-UANL. 2005. http://www.senlights.com/lamp/lplamp/lamp.htm S.R. Jain, K. C. Adiga, V.R. Pai Verneker, Combus. Flame 40 (1981) 71. Fisicoquímica, Gilbert W. Castellan, Pearson (1987). L.M. Torres-Martínez, A. Cruz-López, I. Juárez- Ramírez, Ma. E. Meza-de la Rosa. Journal of Hazardous Materials 165 (2009) 774779. H. Kato, A. Kudo, J. Phys. Chem. B 105 (2001) 4285-4292. I. Juárez-Ramírez, L.M. Torres-Martínez, C. Gómez-Solís and J.C. Ballesteros, J. Electrochem. Soc. (2015) 162, H287-H293. K.M. Kim, J.H. Kim, Y.Y. Lee, K.Y. Kim. Int. J. Hydrogen Energy 37(2012) 1653. Recibido: 23/09/15 Aceptado: 23/10/15

Análisis de la inhibición y flexibilidad cognoscitiva en el adulto mayor DIANA A. ROMO GALINDO*, XÓCHITL A. ORTIZ JIMÉNEZ*, MINERVA A. GARCÍA GARCÍA*, MA. CANDELARIA RAMÍREZ TULE*

En México, un adulto mayor es aquél que cumple una edad mayor a 60 años. En los últimos años, esta población ha aumentado aceleradamente y en la actualidad hay alrededor de 10.8 millones de adultos mayores en todo el país, y se estima que para 2050 habrá alrededor de 28.7 millones.1 Se considera que los adultos mayores se encuentran en proceso de envejecimiento, que es un proceso programado genéticamente en todos los seres vivos; en el ser humano se caracteriza por una disminución de la capacidad fisiológica que provoca cambios graduales en diferentes sistemas y órganos.2,3 Uno de los órganos que cambia con el paso del tiempo, el cerebro, tiene la función de recibir, procesar y analizar la información que proviene del exterior para regular la conducta humana y los procesos cognoscitivos, con la finalidad de emitir respuestas adecuadas a las necesidades y demandas del medio ambiente.4 Los cambios cerebrales durante el envejecimiento en el adulto mayor se pueden observar a nivel funcional y estructural. A nivel funcional se sufren cambios en la comunicación bioquímica neuronal, síntesis y degradación de neurotransmisores, consumo de glucosa, oxígeno, así como en el flujo sanguíneo.5-7 En lo que respecta al nivel estructural, que se refiere a la composición física y anatómica del cerebro, se dan cambios en las estructuras subcorticales: el cerebelo, el hipocampo, la amígdala y el neoestriado;8,9 asimismo, en áreas corticales como la corteza temporal inferior y la corteza prefrontal. De acuerdo con estudios en neuroimagen estructural de la corteza prefrontal, se ha identificado que a partir de los 40 a 45 años existe una disminución progresiva de la materia blanca, es decir, de los axones mielinizados que se conectan con diferentes regiones cerebrales, y una disminución acelerada a partir de los 65 años.10-14 La corteza prefrontal (figura 1), desde el punto de vista neuropsicológico, es la tercera unidad funcional que se encar* Universidad Autónoma de Nuevo León, FaPsi. Contacto: lic.dianaromo@yahoo.com.mx

Fig. 1. Vista lateral de la corteza frontal. CM: corteza motora, CPM: corteza premotora y CPF: corteza prefrontal.

ga de programar, regular y verificar el comportamiento.15 Esta región cerebral está implicada en las funciones ejecutivas, las cuales se definen como aquellas capacidades que permiten responder a nuevas situaciones, y son la base para controlar otros procesos cognoscitivos, emocionales y comportamentales.16 Las funciones ejecutivas incluyen componentes como la inhibición y la flexibilidad cognoscitiva.17 La inhibición se refiere a la capacidad de bloquear comportamientos hacia metas secundarias o irrelevantes,18 es el control que impide dar respuestas impulsivas regidas por la corteza frontomedial19 o la supresión de contenido cognoscitivos previamente activados.20 La flexibilidad cognoscitiva es la capacidad para cambiar inmediatamente de una respuesta a otra,21 de modificar una acción, estrategia de respuesta o un pensamiento de acuerdo al cambio de las condiciones o demandas del medio ambiente o de una tarea específica.22 Las funciones ejecutivas como la inhibición y la flexibilidad cognoscitiva son cruciales para la ejecución de la mayor parte de las actividades diarias del ser humano, ya que se involucran en actividades como la planeación, la toma de decisiones, la solución de problemas y el autocontrol. Por lo tanto, una alteración en las funciones ejecutivas afectaría las actividades diarias de los adultos mayores como el manejo y administración del dinero, en la capacidad de trabajar o ejecutar un oficio, en las relaciones interpersonales, en la salud y el cuidado personal, en la autonomía; y esto, a su vez, impacta en el estado emocional. CIENCIA UANL / AÑO 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

DIANA A. ROMO GALINDO, XÓCHITL A. ORTIZ JIMÉNEZ, MINERVA A. GARCÍA GARCÍA, MA. CANDELARIA RAMÍREZ TULE

Estudios afirman que los adultos mayores presentan una disminución de la inhibición y flexibilidad cognoscitiva, como consecuencia del deterioro estructural y funcional de la corteza prefrontal.23-27 Entre los hallazgos principales de los estudios sobre estos dos componentes de las funciones ejecutivas mencionan que los adultos mayores presentan más dificultades para responder tareas que miden la inhibición como la prueba Stroop y la tarea de respuesta –no respuesta (go-no go task)–, estos estudios demuestran que los adultos mayores de 60 años requieren más tiempo para ejecutar la tarea y cometen más errores en comparación con personas jóvenes y menores de 60 años.28 Asimismo, hay estudios que muestran la ejecución de las personas ante tareas que miden la flexibilidad cognoscitiva, como en la prueba del trazo (Trail Making Test) y el test de clasificación de cartas Wisconsin (WSCT), describen que los adultos mayores presentan deficiencias en este componente en comparación con personas más jóvenes, ya que tardan más tiempo y cometen más errores.29 Esta evidencia sugiere una disminución del proceso de inhibición y de flexibilidad cognoscitiva en los adultos mayores. Sin embargo, las tareas que usualmente se implementan para evaluar estos componentes no cuentan con indicadores adecuados y claros para medirlos, ya que toman en cuenta únicamente el tiempo de reacción y errores cometidos en la tarea como indicadores de medición. Asimismo, el análisis de la ejecución de tareas que miden ambos componentes de las funciones ejecutivas en el adulto mayor suelen hacerse con adultos más jóvenes y se desconoce cómo cambian estos componentes durante el envejecimiento. Por tal motivo, el objetivo de este trabajo es determinar los cambios que suceden en los componentes de inhibición y flexibilidad cognoscitiva en los adultos mayores, medidos a través de una tarea computarizada tipo Stroop, con criterio cambiante que cuenta con indicadores específicos.30 Es de gran importancia conocer y determinar cómo se presentan ambos componentes durante el envejecimiento en el adulto mayor sano, a través de tareas computarizadas con indicadores específicos para tener mediciones más exactas que las que se obtienen con las pruebas manuales. MÉTODO Participantes Para el estudio participaron 18 personas de 60 a 74 años de edad, 16 mujeres y dos hombres, de entre los cuales 14 personas eran casadas, dos solteras, una viuda y una divorCIENCIA UANL / AÑO 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

ciada; 13 de los participantes se dedicaban al trabajo del hogar y cinco eran jubilados. Todos los participantes eran personas independientes para realizar las actividades de la vida diaria (AVD), sin antecedentes de enfermedades neurodegenerativas, psiquiátricas, traumatismos craneoencefálicos, daño cerebral o accidente cerebrovascular. Los participantes se dividieron en dos grupos con base en el rango de edad, el grupo 1 incluyó ocho participantes de 60 a 67 (X=63.8+ 2.0) años de edad y el grupo 2 incluyó diez participantes de 68 a 74 (X=71.3+ 1.9) años de edad. Instrumentos Para la selección de los participantes se utilizaron diversas escalas y cuestionarios que a continuación se enumeran: 1) cuestionario de datos generales, con la finalidad de conocer la historia clínica y personal de cada participante, 2) evaluación neuropsicológica breve en español Neuropsi y 3) Mini Mental State Examination (MMSE) para determinar el estado cognoscitivo, 4) escala de depresión geriátrica y 5) escala de ansiedad para adultos (AMAS) para determinar el estado emocional del participante, 6) índice de Barthel para determinar la independencia para realizar actividades de la vida diaria, 7) escala de actividades instrumentales de la vida diaria, 8) test de ceguera al color para determinar que los participantes pudieran percibir el color. Por último, se utilizó la tarea computarizada tipo Stroop con criterio cambiante para medir los componentes de las funciones ejecutivas: la inhibición y la flexibilidad cognoscitiva. Esta tarea consta de la presentación de los números “1” y “2” en color azul o rojo en la pantalla de 14 pulgadas, cada número se presenta en el centro de la pantalla por 100 ms, con intervalos interestímulo de 1400, 1500 y 1600 ms al azar. Esta tarea consta de cuatro actividades (figura 2). La actividad 1 se utilizó como indicador de la ejecución general, en esta actividad se presionaba la tecla que es igual al número que aparece en la pantalla, con la finalidad de generar la tendencia de responder automática y de manera congruente al estímulo. En la actividad 2 se le indicaba al participante presionar la tecla diferente al número presentado en la pantalla; por ejemplo, si aparecía el número 1 se presionaba la tecla 2, las respuestas a esta actividad se utilizaron como indicador de la inhibición, ya que se debe evitar responder de la misma forma que en la actividad 1. En la actividad 3 se presionaba la tecla igual ante los números azules y la tecla diferente ante los números de color rojo; por ejemplo, si aparecía el “1” azul se presionaba la 57

ANÁLISIS DE LA INHIBICIÓN Y FLEXIBILIDAD COGNOSCITIVA EN EL ADULTO MAYOR

RESULTADOS

tecla 1, y si aparecía el “1” rojo se presiona la tecla 2. En cambio, en la actividad 4 se presionaba la tecla, que es igual ante los números de color rojo y la diferente ante los de color azul; es decir, si aparecía el número “1” azul se presionaba la tecla 2 y si aparecía el “1” rojo se presiona la tecla 1. En la actividad 3 y 4, los números se presentan en series de tres a cinco estímulos del mismo color y después ocurría un cambio de color; las respuestas a los cambios de color se tomaron como indicadores de la flexibilidad cognoscitiva, ya que el participante debía cambiar su ejecución ante el cambio de color presentado. La tarea tiene una duración aproximada de 13 minutos.

Se realizó un análisis correlacional entre los componentes de las funciones ejecutivas (inhibición y flexibilidad) y la edad de los participantes; asimismo, se realizó una comparación entre grupos de edad (grupo 1 y 2), con la finalidad de observar las diferencias entre los dos grupos y los componentes de las funciones ejecutivas. En la tabla I se muestran los resultados más relevantes. En general, se observó que en la actividad 1 (ejecución general) los adultos mayores presentaron una disminución en el porcentaje de respuestas correctas (R= - 0.55, p < 0.05) y un aumento en el tiempo de reacción (R= 0.48, p < 0.05) conforme aumentaba la edad. Al comparar los dos grupos de edad, únicamente se encontraron diferencias en el tiempo de reacción (grupo 1= 456.83 ms, grupo 2= 534.52 ms, U= 14, p<0.05), lo anterior muestra que las personas mayores a 68 años presentan un enlentecimiento en el tiempo de reacción. En la actividad 2, indicador de la inhibición, no se obtuvieron datos significativos, mientras que las actividades 3 y 4, indicadores de la flexibilidad cognoscitiva, muestran una disminución en el porcentaje de respuestas correctas (actividad 3: R=-0.47, p=0.06; actividad 4: R=-0.61, p < 0.01) y un aumento en el tiempo de reacción (actividad 3: R= 0.59, p < 0.05) al aumentar la edad. Asimismo, al comparar los dos grupos de edad se encontraron diferencias en el tiempo de reacción de la actividad 3 (grupo 1=803.99 ms, grupo 2= 958.08, U= 10, p < 0.01) y en el porcentaje de respuestas correctas de la actividad 4 (grupo 1=69.78%, grupo 2=48.24%, U=17, p < 0.05). Lo anterior muestra que los adultos mayores de 68 a 74 años presentan mayor dificultad en la flexibilidad cognoscitiva que los adultos de 60 a 67 años.

Procedimiento

DISCUSIÓN Y CONCLUSIÓN

El estudio se dividió en dos fases: en la primera se seleccionaron los participantes con las escalas y cuestionarios para determinar la historia clínica y personal, el estado cognoscitivo, emocional, actividades instrumentales y de la vida diaria. En la segunda fase se llevó a cabo un entrenamiento previo de algunos estímulos de la tarea computarizada tipo Stroop, con criterio cambiante para asegurar la comprensión de las instrucciones de la tarea, así como el aprendizaje del uso del teclado, ya que ninguno de los participantes tenía conocimiento previo del uso de la computadora; posteriormente, se aplicó la tarea completa la cual tuvo una duración aproximada de 30 a 45 minutos.

A partir de los datos obtenidos, es posible señalar que existe un enlentecimiento general en los adultos mayores, el cual suele ser progresivo; a medida que avanza la edad más es el tiempo requerido por el adulto mayor para realizar una actividad específica, como sucedió en la actividad 1 (ejecución general), lo anterior concuerda con la teoría del enlentecimiento general, la cual plantea que el incremento de la edad se asocia con un decremento general en la velocidad de la ejecución, como consecuencia de la disminución de las conexiones neuronales.35 Por otro lado, al realizar la correlación con la edad y en la comparación entre los grupos, no se encontraron datos significativos en el componente de inhibición correspondien-

Fig. 2. Tarea Computarizada Tipo Stroop con Criterio Cambiante.

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Tabla I. Resultados de correlación y comparación de grupos por edad.

Fig. 3. Correlación de los indicadores de la actividad 1 (ejecución general) y de la actividad 2 (inhibición) con la edad.

Fig. 5. Comparación entre los grupos de edad en la actividad 1 (ejecución general) y en la actividad 2 (inhibición).

Fig. 4. Correlación de los indicadores de la actividad 3 y 4 (flexibilidad cognoscitiva) con la edad.

Fig. 6. Comparación entre los grupos de edad en la actividad 3 y 4 (flexibilidad cognoscitiva).

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ANÁLISIS DE LA INHIBICIÓN Y FLEXIBILIDAD COGNOSCITIVA EN EL ADULTO MAYOR

te a los indicadores de la actividad 2. Lo anterior señala que este componente de las funciones ejecutivas podría disminuirse después de los 74 años de edad, por lo que se sugiere realizar un estudio que incluya participantes por arriba de los 74 años en adelante, para determinar cómo se presenta este componente en edades avanzadas. Por último, de acuerdo a los datos obtenidos en los indicadores de la flexibilidad cognoscitiva, se demuestra que hay una disminución progresiva de este componente con la edad. Asimismo, se indica que los adultos mayores de 68 a74 años de edad presentaron mayor dificultad en actividades que implican la flexibilidad cognoscitiva que los adultos mayores de 60 a 67 años. Esta disminución de la flexibilidad cognoscitiva se debería a la disminución de las conexiones neuronales que ocurre en la corteza prefrontal, como lo plantea la teoría del envejecimiento del lóbulo frontal.36 Por lo tanto, la disminución de los componentes de las funciones ejecutivas en edades diferentes debido a los cambios estructurales y funcionales en el cerebro, específicamente en el área prefrontal, pueden impactar el funcionamiento cognoscitivo general del adulto mayor, y afectar la ejecución de diversas actividades de la vida diaria que involucran estas funciones: tomar decisiones, solucionar problemas, realizar actividades laborales, económicas y personales, ya que se les puede dificultar cambiar las estrategias de respuesta para resolver algún problema determinado, sin tener éxito en resolver dichas dificultades o les tomará más tiempo realizarlas, lo cual impactaría a su vez en el estado emocional de la persona adulta mayor. Es importante hacer énfasis en los servicios de neuropsicología para detectar estas deficiencias, estimular cognitivamente a las personas con este rango de edad, evitar el deterioro cognoscitivo, y de esta manera lograr que los adultos mayores tengan una buena calidad de vida.

Palabras clave: Funciones ejecutivas, Inhibición, Flexibilidad cognoscitiva, Envejecimiento, Adulto mayor. ABSTRACT This document discusses the analysis of the components of executive functions: inhibition and cognitive flexibility related to normal aging. Functional and structural brain changes are observed with normal aging, the prefrontal area is specifically affected and is associated with executive functions. In this study, 18 participants performed a computerized shifting criteria task. Adults between 68 to 74 years old showed more difficulties in cognitive flexibility than 60 to 67 year old participants. No significant changes in inhibition were observed. These results suggest a cognitive flexibility decline with age. Keywords: Executive functions, Inhibition, Cognitive flexibility, Aging, Older adults. REFERENCIAS 1. 2. 3. 4.

RESUMEN El presente documento aborda el análisis de los componentes de las funciones ejecutivas, inhibición y flexibilidad cognoscitiva en el adulto mayor, cambios funcionales y estructurales cerebrales que ocurren al avanzar la edad, principalmente en el área prefrontal, los cuales se asocian a las funciones ejecutivas. En este estudio participaron 18 personas que contestaron la tarea computarizada tipo Stroop con criterio cambiante. La ejecución de los participantes mostró que los adultos mayores entre 68 a 74 años presentaron mayores dificultades en la flexibilidad cognoscitiva que los adultos de 60 a 67 años, mientras que no se encontraron alteraciones en la inhibición.

7. 8. 9.

10.

11.

Conapo (2011). Situación demográfica de México 2011. México: Consejo Nacional de Población. Agüera, L., Cervilla, J. y Carrasco, M (2006). Psiquiatría geriátrica. Barcelona: Masson. Schüller, A. (2009). Aspectos médicos del envejecimiento. España: Fundación General de la Universidad Autónoma de Madrid. Ardila, A. y Ostrosky-Solís, F. (2009). “El problema del diagnóstico neuropsicológico”. En A. Ardila y F. Ostrosky-Solís (Eds.), Diagnostico del daño cerebral: enfoque neuropsicológico (págs. 13-32). México: Trillas. Gil-Verona, J.A., Pastor, J.F., De Paz, F., Barbosa, M., Macías, J.A., Maniega, M.A., y Rami-González, L. (2002). Neuropsicología de la involución y el envejecimiento cerebral. Revista española de neuropsicología, 4 (4), 262-282. Volkow, N.D., Gur, R.C., Wang, G.J., Fowler, J.S., Moberg, P.J., Ding, Y.S. y Logan, J. (1998). Association between decline in brain dopamine activity with age and cognitive and motor impairment in healthy individuals. American Journal of Psychiatry, 155 (3), 344-349. Bernhardi, M. (2005). Envejecimiento: cambios bioquímicos y funcionales del sistema nervioso central. Revista Chilena de NeuroPsiquiatría, 43 (4), 297-304. Galluzi, S., Beltramello, A., Filippi, M. y Frisoni G. (2008). Aging. Neurol Sci, 29, 296-300. Raz, N., Lindenberger, U., Rodrigue, K.M., Kennedy, K. M., Head, D., Williamson, A. y Acker, J.D. (2005). Regional brain changes in aging healthy adults general trends, individual differences and modifiers. Cerebral cortex, 15 (11), 1676-1689. Bartzokis, G., Beckson, M., Lu, P.H., Nuechterlein, K. H., Edwards, N., y Mintz, J. (2001). Age-related changes in frontal and temporal lobe volumes in men: a magnetic resonance imaging study. Archives of General Psychiatry, 58 (5), 461. Davis, P.C., Mirra, S.S., y Alazraki, N.A.O.M.I. (1994). The brain in older persons with and without dementia: findings on MR, PET, and SPECT images. AJR. American journal of gerontology, 162 (6), 1267-1278.

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DIANA A. ROMO GALINDO, XÓCHITL A. ORTIZ JIMÉNEZ, MINERVA A. GARCÍA GARCÍA, MA. CANDELARIA RAMÍREZ TULE

12.

13. 14.

15. 16.

17. 18. 19. 20.

21. 22.

23.

Fjell, A.M., Walhovd, K.B., Fennema-Notestine, C., McEvoy, L.K., Hagler, D.J., Holland, D., y Dale, A.M. (2009). One-year brain atrophy evident in healthy aging. The Journal of Neuroscience, 29 (48), 15223-15231. Good, C., Johnsrude, I., Ashburner, J., Henson, R., Friston, K. y Frackowiak, R. (2001). A voxel-based morphometric study of ageing in 465 normal adult human brains. NeuroImage, 14, 21-36. Nordahl, C.W., Ranganath, C., Yonelinas, A.P., Decarli, C., Fletcher, E., y Jagust, W.J. (2006). White matter changes compromiso prefrontal cortez function in healthy elderly individuals. Journal of Cognitive Neuroscience, 18 (3), 418-429. Luria A R. (1989). El cerebro en acción. México: Roca. Lezak, M.D., Howieson, D.B., Loring D.W. (2004) “Executive functions and motor performance”. En M.D. Lezak (Ed.), Neuropsychological Assesment. 611-636. New York: Oxford University Press. Golberg, E. (2002). El cerebro ejecutivo: lóbulos frontales y mente civilizada. Barcelona. Crítica. García, A. (2010). Ritmos circadianos en los componentes de las funciones ejecutivas. Tesis de doctorado, Facultad de Psicología, Universidad Autónoma de Nuevo León, Monterrey, N.L., México. Flores Lázaro, J,C. y Ostrosky-Solís, F. (2008). Neuropsicología de los lóbulos frontales, funciones ejecutivas y conducta humana. Neuropsicología, Neuropsiquiatría y Neurociencias, 8 (1), 47-58. Hasher, L., Tonev, S.T., Lusting, C., Zacks, R.T. (2001). Inhibitory control, environmental support, and self-initiated processing in aging. Perspectives on human memory and cognitive aging: Essays in honor of Fergus Craik, 286-297. Rosselli. M., Matute, E., y Ardila, A. (2010). Neuropsicología del desarrollo infantil. García, A., Ramírez, C., Martínez, B. y Valdez, P. (2012). Circadian rhythms in two components of executive functions: cognitive inhibition and flexibility. Biological Rhythm Research. 43 (1), 49-63. Dirnberger, G., Lang, W. y Lindinger, G. (2010). Differential effects of age and executive functions on the resolution of the contingent negative variation: a reezamination of the frontal aging theory. Age, 32, 323-335.

24. 25. 26. 27. 28.

29. 30.

31.

32.

33. 34. 35. 36.

Rodríguez-Aranda, C. y Sundet, K. (2006). The frontal hypothesis of cognitive aging; factor structure and age effects on four frontal. Treits, F.H., Heyder, K. y Daum, I. (2007). Differential course of executive control changes during normal aging. Aging, Neuropsychology and Cognition, 14, 370-393. Salthouse, T.A. (2000). A theory of cognitive aging. Elsevier. West, R. y Alain, C. (2000) Age-related decline in inhibitory control contributes to the increased Stroop effect observed in older adults. Psychophysiology, 37, 179-189. Salthouse, T.A., Atkinson, T.M., y Berish, D.E. (2003). Executive functioning as a a potential mediator of age-related cognitive decline in normal adults. Journal of Experimental Psychology: General, 132 (4), 566. Salthouse, T.A. y Fristoe N.M. (1995). Process analysis of adult age effects on a computer administered trail making test. Neuropsychology, 9, 518-528. Valdez, P., Nava, G., Tirado, H., Frías, M. y Corral, V. (2005). “Importancia de las funciones ejecutivas en el comportamiento humano: implicaciones en la investigación con niños”. En M. Frías y V. Corral (Eds.), Niñez, adolescencia y problemas sociales (págs. 65-81). México: CONACYT-UniSon. Ostrosky-Solís, F., Ardila, A., y Rosselli, M. (1999). NEUROPSI: A brief neuropsychological test baterry in Spanish with norms by age and educational level. Journal of the International Neuropsychological Societ, 5(05), 419-433). Folstein, M.F., Folstein, S.E., y McHugh, P.R. (1975). “Minimental state”: a practical method for grading the cognitive state of patients for the clinician. Journal of Psychiatric Research, 12 (3), 189-198. Yesavage, J.A., y Sheikh, J.I. (1986). Geriatric Depression Scale (GDS) Recent Evidence and Development of a Shorter Violence. Clinical gerontologist, 5 (1-2), 165-173. Reynolds, C.R., Richmond, B.O., y Lowe, P.A. (2003). The Adult Manifest Anxiety Scale-Elderly Version (AMAS-E). Salthouse, T.A. (1996). The processing-speed theory of adult age differences in cognition. Psychological review, 103 (3), 403. West, R.L. (1996). An application of prefrontal cortex function theory to cognitive aging. Psychological bulletin, 120(2), 272. Recibido: 23/09/15 Aceptado: 23/10/15

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Jerarquía espacial de la pobreza. Propuesta de un método nuevo con datos para México JESÚS A. TREVIÑO C.*

El interés por estudiar el patrón espacial de la pobreza es creciente, tanto en la academia1 como en la política pública.2,3 El término “patrón espacial” en esta investigación4 se refiere a la localización o distribución geográfica de una variable en un año específico (situación) y al cambio locacional de la misma variable en un periodo dado (proceso).a La localización de la variable, a su vez, posee dos características: magnitud e intensidad. Magnitud, generalmente expresada en términos absolutos, se refiere a la presencia nacional o interregional de la variable (pobreza, en el estudio de caso). Intensidad, por otro lado, mide la importancia local (intralocal) de la variable. En este trabajo, el análisis del patrón espacial (o simplemente, análisis espacial) se enfoca en la identificación de la jerarquía espacial de las áreas al considerar la localización e intersección de la intensidad y la magnitud de la pobreza. El cambio locacional de esta variable no puede abordarse con la información disponible al nivel municipal en el estudio de caso mexicano. La identificación del patrón espacial de la pobreza demanda una distinción clara entre magnitud e intensidad. Mientras magnitud se refiere a la cantidad, número, tamaño o volumen de la pobreza (espacialmente extendida); intensidad alude a la gravedad o seriedad del problema (espacialmente intensiva).8 El patrón espacial de la magnitud o la intensidad puede concentrarse o aglomerarse. El patrón espacialmente concentrado se refiere a la jerarquía de áreas, al considerar el nivel o grado de incidencia o magnitud de la variable (esto es, Muy alto, Alto, Medio, Bajo), sin importar su localización geográfica. Por otro lado, el patrón geográfico aglomerado se refiere a la clasificación de áreas de magnitud o intensidad similar contiguos en el espacio, sin considerar la distribución, orden o jerarquía general de los valores. Los estudios sobre concentración y aglomeración son (o debieran ser) complementarios, no sustitutos. Esta conclusión, aunque lógica a la luz de * Universidad Autónoma de Nuevo León, FA. jtrevino41@hotmail.com

estas definiciones, no está explícitamente presente en la bibliografía revisada, con la excepción del trabajo de Visvalingam.9 El estudio de la dimensión espacial de la pobreza, en general, y la identificación de su jerarquía espacial, en particular, importa por las siguientes razones: a) Es la forma más eficiente de enfrentar la dimensión territorial de los retos y problemas sociales, como la provisión de educación secundaria y superior o servicios de salud especializados. b) Es una tarea inevitable en un país con un territorio muy amplio. La provisión de infraestructura social al estado de Chihuahua (247,460 km2), por ejemplo, es un esfuerzo espacial similar al de proporcionar ese equipamiento al Reino Unido (242,900 km2). Lo mismo puede decirse para Sonora (179,355 km2), en relación a la república del Uruguay (176,215 km2). c) Incrementa la visibilidad de la pobreza al identificar las áreas donde viven los pobres en condiciones socioeconómicas y biofísicas adversas. d) Analiza e incorpora el impacto socioeconómico de las estrategias de desarrollo regional y nacional. e) Al tener lo anterior en mente, es un prerrequisito para la formulación de políticas, el diseño de programas, la selección de áreas e identificación de beneficiarios de la política social. Esta investigación, una vez presentada la relevancia del estudio del patrón espacial y, con base en las definiciones esbozadas arriba, proporciona una jerarquía espacial de las áreas de pobreza en México en las secciones siguientes. La segunda sección enfoca el problema de la prioridad de las áreas en términos de valores globales altos y valores locales altos de la intensidad y magnitud. Esta segunda sección, además, contiene los pasos metodológicos sustantivos para elaborar una jerarquía espacial de la pobreza. La tercera sección Esta definición operativa es compatible con definiciones más amplias que consideran el patrón espacial como una expresión o manifestación material de procesos socioeconómicos esenciales subyacentes (por ejemplo, simulación espacial,5 justicia espacial,6 o desarrollo desigual).7

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presenta las preguntas de investigación e hipótesis de trabajo orientadas al estudio de caso. Esta tercera parte también coteja los resultados con las hipótesis planteadas. Finalmente, la cuarta sección subraya los hallazgos principales y las limitaciones del estudio. En síntesis, el escrito presenta un procedimiento nuevo para identificar y analizar patrones espaciales y lo ilustra con la pobreza en el estudio de caso mexicano. La investigación identifica una jerarquía espacial de la pobreza en México, al combinar simultáneamente concentración y aglomeración de valores absolutos y relativos. Los datos utilizados son la información disponible más reciente sobre pobreza al nivel municipal (2010). El estudio señala que la identificación de áreas prioritarias puede y debería mejorarse o validarse con criterios de estadística espacial y no espacial. Estos criterios se integrarían mediante un análisis de sobreposición espacial, tal como se muestra en las secciones siguientes. Procedimiento propuesto Esta sección muestra que la pobreza se conglomera en áreas más extensas que las aglomeraciones identificadas con estadística espacial. También presenta un portafolio de técnicas para identificar estos conglomerados y jerarquizar las áreas que contienen. El punto de partida en estas tareas es que hay valores globales altos que no coinciden con los valores locales altos, y viceversa, tal como se describe enseguida. Valores globales altos y valores locales altos Este trabajo considera dos tipos de valores “altos”: valores globales altos (VGA) y valores locales altos (VLA). En general, los VGA se obtienen con estadística no espacial; son valores por encima de la media en distribuciones normales o superiores a la mediana en distribuciones asimétricas a la derecha (asimetría positiva). Son valores altos en términos del conjunto global de los datos. Por otro lado, los valores locales altos se califican sólo al considerar los localizados en cierta distancia, rango espacial o vecindad.b Los valores locales altos se identifican en estadística espacial mediante permutaciones. Como se desglosa enseguida, los VGA se calculan tomando en cuenta el conjunto completo de datos, sin considerar la

b Estas definiciones se basan en Zhang, et al..10 Se utiliza “valores altos” en vez de “casos atípicos”, porque esta investigación se enfoca en los valores significativamente altos y no en valores extremos.

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localización de los casos o unidades de observación. Por otro lado, los VLA se identifican teniendo como referencia algún criterio predefinido de contigüidad o vecindad. Como resultado, algunos (no todos) VGA pueden traslaparse con VLA. Ambos tipos de valores altos (VGA y VLA) representan procesos espaciales distintos que deberían integrarse analíticamente. Mientas los VGA resultan de un proceso de concentración general (concentración), los VLA son consecuencia de ese mismo proceso de concentración en áreas contiguas (aglomeración). Así presentado, parecería que la aglomeración es un subconjunto del proceso de concentración general. No es así. La georreferenciación (territorialización o espacialización) de la variable de interés muestra que el carácter local de la aglomeración genera una diferenciación espacial del proceso de concentración general que amerita atenderse. Por ejemplo, la concentración general indica que la pobreza se concentra, altamente, en unas cuantas áreas; el proceso de aglomeración, por otro lado, señala que algunas de esas áreas son contiguas en el espacio. Conviene advertir, sin embargo, que algunas áreas contiguas en el espacio que son altas desde el punto de vista local pudieran ser bajas en el conjunto global de datos. Esta característica impide asegurar que el proceso de aglomeración es simplemente el proceso de concentración en áreas contiguas. Con base en resultados empíricos preliminares, esta investigación sugiere y constata que hay valores globales altos no detectados localmente y hay valores locales altos inadvertidos globalmente (en la perspectiva nacional, en el estudio de caso). Esta situación demanda un procedimiento que simultáneamente considere valores globales y locales altos. Es una estrategia metodológica poco afortunada utilizar únicamente la estadística espacial, procedimientos no espaciales para identificar conglomerados de pobreza. Las líneas siguientes abordan la definición e identificación de valores globales altos con estadística no espacial (como remuestreo, discontinuidades naturales o puntas y colas consecutivas). Enseguida se presenta la identificación de valores locales altos utilizando la estadística espacial (es decir, autocorrelación espacial). Finalmente, la sección sugiere la sobreposición de valores globales y locales altos para identificar conglomerados de pobreza. Identificación de conglomerados de intensidad o magnitud. Pensamiento fuera de la caja: sobreposición de valores globales altos con valores locales altos El análisis de sobreposición ya se ha utilizado para integrar 63

JERARQUÍA ESPACIAL DE LA POBREZA. PROPUESTA DE UN MÉTODO NUEVO CON DATOS PARA MÉXICO

distintas variables de intensidad (por ejemplo, educación y pobreza);11 pero, hasta donde sabemos, no se ha utilizado para integrar simultáneamente la concentración y aglomeración de valores absolutos y relativos. Esta integración es muy relevante, si se considera el hecho de que algunos valores globales altos detectados por el análisis de concentración (por remuestreo o estadística descriptiva) pueden pasar desapercibidos en el análisis de aglomeración que identifica los valores locales altos (por autocorrelación espacial local), y viceversa. Los valores locales altos no son necesariamente valores altos desde el punto de la perspectiva nacional o global.3 En suma, esta investigación sostiene que no todos los valores locales altos coinciden con valores globales altos, ni éstos últimos concuerdan con lo primeros. Los valores globales altos, identificados por remuestreo en esta investigación, tienen un límite estadísticamente definido (el límite superior del intervalo de la media remuestreada, generalmente con una probabilidad del 95% con una cola). Por otro lado, los valores locales altos, identificados mediante autocorrelación espacial, pueden existir si el valor del área de referencia es mayor que el promedio de los valores en las áreas aledañas, aunque estén por debajo del umbral que define a los valores globales altos. La autocorrelación local también pudiera omitir valores globales altos, si el área de referencia está rodeada por valores globales que en promedio son aún más altos. La identificación de conglomerados de intensidad, por un lado, y de magnitud, por otro, es posible mediante la sobreposición de valores globales altos y valores locales altos. El análisis de sobreposición en los sistemas de análisis geográfico integra matemáticamente (por unión o intersección) las capas de concentración y aglomeración para crear una nueva capa que contenga el conglomerado resultante. Los núcleos añaden a su periferia valores globales altos contiguos para formar conglomerados. Este procedimiento se aplica primero a valores relativos. Después, como una tarea independiente y separada, el análisis se repite para valores absolutos. Identificación de áreas prioritarias por sobreposición de conglomerados de magnitud e intensidad En este paso se aplican diagramas de Venn para representar los conglomerados de intensidad y magnitud. Los casos de mayor prioridad se localizan en la intersección de estos dos subconjuntos. Esta intersección consta de conglomerados de Importa mencionar que la posibilidad de tener valores locales altos se incrementa si la base de datos original se suaviza o estandariza de manera que disminuya la influencia de los casos globales atípicos.12

,QWHQVLGDG $ R 0DJQLWXG %

$XWRFRUUHODFLy $XWRFRUUHODFLyQ (VSDFLDO $JORPHUDFLy $JORPHUDFLyQ

5HPXHVWUHR &RQFHQWUDFLy &RQFHQWUDFLyQ

6REUHSRVLFLy 6REUHSRVLFLyQ 6REUHSRVLFLy 6REUHSRVLFLyQ

-HUDUTXt -HUDUTXtD (VSDFLDO 3XQWDV &RODV

'LDJUDPDV GH 9HQQ

Fig. 1. Esquema metodológico para identificar la jerarquía espacial de la pobreza.

valores altos tanto de magnitud como de intensidad. Por esta razón, ellas reciben la prioridad mayor (prioridad uno). Relevancia espacial de las áreas que no se intersectan y que se localizan al interior de los conglomerados Una vez identificados los municipios localizados en la intersección, las áreas remanentes al interior de cada conglomerado pueden estratificarse. Esta estratificación proporciona una clasificación de áreas que complementa a los municipios de mayor prioridad. La identificación de las áreas de mayor prioridad y la estratificación de las áreas que no se intersectan proporcionan una jerarquía espacial que guia la asignación de recursos sociales, la toma de decisiones en política pública o estudios futuros sobre el patrón espacial de la pobreza. Hay varias alternativas para estratificar o asignar prioridad a los conglomerados fuera de la intersección. En este escrito se considera la estratificación de puntas y colas (p/c), especialmente diseñada para distribuciones asimétricas como la pobreza.13 Relevancia espacial de las áreas que se localizan fuera de los conglomerados

Las áreas fuera de los conglomerados tienen una importancia

CIENCIA UANL / AÑO 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

JESĂ&#x161;S A. TREVIĂ&#x2018;O C.

espacialmente diferenciada, porque contienen valores globales altos. Estos valores globales altos, si fuera necesario, tambiĂŠn se clasificarĂan por los mĂŠtodos sugeridos para las ĂĄreas en los conglomerados, dependiendo de la forma de su distribuciĂłn (simĂŠtrica o asimĂŠtrica). La jerarquĂa espacial resultante puede confrontarse con los procedimientos que utilizan valores crĂticos, como el de Sedesol,14 o criterios mixtos.15 Los resultados tambiĂŠn se compararĂan con variaciones del procedimiento propuesto. Por ejemplo, si se utilizan datos estandarizados de magnitud el nĂşmero de ĂĄreas en los nĂşcleos correspondientes podrĂa incrementarse. La figura 1 sintetiza de manera grĂĄfica los principales pasos metodolĂłgicos descritos en esta secciĂłn. Estudio de caso Preguntas de investigaciĂłn e hipĂłtesis de trabajo En un escrito sobre mĂŠtodos, la estructura lĂłgica, las aportaciones, bondades y desventajas del procedimiento demandan la atenciĂłn principal. Lo que importa es la sustancia del contenido y, en este caso, la novedad que se presume. En este trabajo se plantean preguntas de investigaciĂłn e hipĂłtesis de trabajo asociadas para facilitar el proceso de investigaciĂłn, la organizaciĂłn del escrito y la comunicaciĂłn de sus resultados. En realidad las preguntas de investigaciĂłn e hipĂłtesis de trabajo agrega poco al valor de la investigaciĂłn y es mĂĄs un asunto de preferencia del investigador y del estilo de redacciĂłn.16 Las preguntas de investigaciĂłn y la especificaciĂłn de las hipĂłtesis correspondientes en este estudio no son muy distintas a las planteadas por estudios similares para una variable georreferenciada, aunque con procedimientos e inquietudes distintos:17 1. ÂżEstĂĄ la pobreza aleatoriamente distribuida entre los municipios de MĂŠxico? HipĂłtesis: H0: La pobreza estĂĄ distribuida aleatoriamente entre los municipios de MĂŠxico. H1: No se acepta H0. ImplicaciĂłn. Si no se rechazara H0, la polĂtica contra la pobreza espacialmente focalizada no tendrĂa ningĂşn sentido, puesto que la pobreza estarĂa aleatoriamente distribuida. 2. ÂżHay aglomeraciones de municipios pobres o focos rojos espaciales de pobreza compuestos por varios municipios? HipĂłtesis: H0: No hay aglomeraciones de municipios pobres. H1: Hay municipios con altos niveles de pobreza rodeados por municipios igualmente pobres. ImplicaciĂłn. Si no se rechazara H0 no existirĂan aglomeraCIENCIA UANL / AĂ&#x2018;O 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

Tabla I. Prioridades de polĂtica espacial, considerando simultĂĄneamente la magnitud e intensidad de la pobreza en los municipios de MĂŠxico, 2010.

0DJQLWXG GH SREUHV

,QWHQVLGDG /4Ę&#x160;SREUH]D

3ULRULGDG

,QWHUVHFFLyQ

3ULRULGDG

Âą GHQWUR GHO FRQJORPHUDGR

7RGDV ODV iUHDV IXHUD GH OD LQWHUVHFFLyQ SHUR GHQWUR GHO FRQJORPHUDGR

3ULRULGDG

Âą GHQWUR GHO FRQJORPHUDGR

3ULRULGDG

Âą GHQWUR GHO FRQJORPHUDGR

3ULRULGDG

7RGRV ORV YDORUHV JOREDOHV DOWRV 7RGRV ORV YDORUHV JOREDOHV ! SREUHV IXHUD GHO DOWRV /4! IXHUD GHO FRQJORPHUDGR FRQJORPHUDGR

3ULRULGDG

Ă&#x2C6;UHDV UHVWDQWHV

ciones de ĂĄreas de pobreza ni necesidad de intervenir o focalizar espacialmente los recursos y esfuerzos sociales. 3. ÂżPueden los municipios ser ordenados o jerarquizados considerando simultĂĄneamente la intensidad de la pobreza, el nĂşmero de pobres y su distribuciĂłn espacial? HipĂłtesis: H0: La ausencia de una metodologĂa que articule simultĂĄneamente los valores globales altos y valores locales altos de variables en tĂŠrminos relativos y absolutos demuestra que su existencia no es posible; su inexistencia asĂ lo evidencia. H1: No se acepta H0. La ausencia de una metodologĂa como la descrita sĂłlo es seĂąal de la evoluciĂłn incompleta del pensamiento espacial integrado a temas sociales. ImplicaciĂłn. Si no se rechazara H0 se tendrĂan dos problemas importantes: (1) el uso Ăşnico de valores relativos subestimarĂa el problema de la pobreza en las ĂĄreas densamente pobladas y lo sobrestimarĂa en ĂĄreas pequeĂąas o escasamente habitadas (lo contrario ocurre para el uso Ăşnico de valores absolutos), y (2) La falta de correspondencia entre los valores globales altos y locales altos, ademĂĄs, no sĂłlo omite la complementariedad de los procesos de concentraciĂłn y de aglomeraciĂłn sino que identifica conglomerados incompletos. Estos dos problemas complican el trabajo tĂŠcnico y la existencia de criterios objetivos para asignar los recursos sociales (como ocurre actualmente). RESULTADOS La jerarquĂa espacial en los municipios de MĂŠxico se obtiene mediante dos tareas complementarias: la identificaciĂłn de los municipios en la intersecciĂłn de los conglomerados de magnitud (figura 2) e intensidad (figura 3) y la asignaciĂłn de prioridad espacial a las ĂĄreas restantes (tabla I). 65

JERARQUÍA ESPACIAL DE LA POBREZA. PROPUESTA DE UN MÉTODO NUEVO CON DATOS PARA MÉXICO

Áreas de mayor prioridad Sobreposición de los conglomerados de intensidad y magnitud. Como es de esperarse en la mayoría de los problemas sociales, el estudio del caso mexicano rechaza la hipótesis nula de aleatoriedad espacial (hipótesis 1) y concluye que la intensidad y la magnitud, cada una por su lado, tienen un patrón espacial concentrado y aglomerado (hipótesis 2). El índice global de Moran (I) confirma que la intensidad de la pobreza está aglomerada en el país (I= 0.6796; p = 0.0001; para 9,999 permutaciones). El valor de este índice para la magnitud muestra un resultado similar (I= 0.279; p= 0.0001; para 9,999 permutaciones). Cuarenta y cuatro municipios mexicanos, en el área de intersección de estos conglomerados de magnitud e intensidad (tabla II), son los municipios cuadriculados en la figura 2 o figura 3. 65% de estos cuarenta y cuatro municipios contienen 70% de la pobreza en las áreas de prioridad más alta y se localiza completamente en el estado de Chiapas. Ocosingo, Chiapas, tiene “el valor más alto entre los más altos” de magnitud e intensidad. Atendiendo simultáneamente a los valores absolutos y relativos de la magnitud e intensidad de la pobreza, Ocosingo debería tener la prioridad más alta en la política pública respectiva. Municipios fuera del área de intersección Una vez identificada la intersección entre los dos conglomerados, el estudio sugiere una jerarquía espacial de los municipios restantes. Las áreas de magnitud e intensidad fuera de la intersección se clasifican con el método de puntas y colas (p/ c), el más apropiado para distribuciones de gran asimetría,13 El procedimiento de (p/c) genera tres estratos para la magnitud y sólo un estrato para la intensidad. Ambos, las áreas en la intersección y la estratificación de las que están fuera de ella proporcionan una jerarquía espacial de la pobreza en México en 2010 (hipótesis 3: es posible elaborar una metodología que combine simultáneamente valores globales altos y valores locales altos de variables en términos relativos y absolutos) (tabla II). Notas finales Esta investigación confirma la existencia de focos rojos de pobreza mediante el uso de autocorrelación espacial (índice local de Moran). Estos focos, al combinarse con valores globales altos identificados por remuestreo, forman conglo66

Tabla II. Cuarenta y cuatro áreas en las que se intersecta la magnitud e intensidad de la pobreza en México.

Huimanguillo Tacotalpa Macuspana

Tabasco

Temoaya Jiquipilco Ixtlahuaca

Mexico

Acatlán

Puebla

Sta. Cruz de J. R.

Guanajuato

San Marcos Tecoanapa Tixtla de Gro.

Guerrero

Las Choapas

Veracruz

Gpe. y Calvo

Chihuahua

V. de Zaachila Miahuatlán de P.D. S. Pinotepa Nal

Oaxaca

Chiapas

La Trinitaria Ocosingo Tuxtla Gutiérrez Chiapa de Corzo Tecpatán San Fernando Ocozocoautla de Espinosa Chilón Chenalhó Comitán de Domínguez Altamirano Acala San Juan Cancuc Zinacantán Yajalón Villaflores Villa Corzo Venustiano Carranza Tenejapa Simojovel Salto de Agua Palenque Oxchuc Las Margaritas Ixtapa Tila Jiquipilas Cintalapa

Fuente: Elaboración del autor.

merados de intensidad o magnitud de pobreza, a partir de aglomeraciones que se extienden a su periferia. La combinación de valores globales altos y valores locales altos no sólo muestra que la pobreza no está aleatoriamente distribuida en el espacio, sino que se conglomera en áreas más amplias que las identificadas solamente con estadística espacial. Las tres contribuciones principales del estudio son las siguientes: 1. Integra un cuerpo conceptual comparativo para identificar áreas de pobreza con una jerarquía espacial. Este marco es relevante para definir las políticas enfocadas espacialmente, y puede ser insumo para modelos explicativos posteriores (mínimos cuadrados ordinarios, regresión espacial y regresión geográficamente ponderada). En el nivel estadístico, la mera existencia de aglomeraciones y conglomerados es evidencia de la heterogeneidad espacial (regímenes espaciales) que debe tomarse en cuenta en los modelos de regresión espacial y no-espacial. 2. Articula conceptual y empíricamente dos procesos espaciales (concentración y aglomeración), dos técnicas estadísticas complementarias (remuestreo y autocorrelación espacial), un procedimiento de sistemas de información geográfica (análisis de sobreposición de capas), un procedimiento reciente de clasificación (puntas y colas) y dos tipos diferentes de datos (absolutos y relativos) para elaborar una

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Fig. 2. Conglomerados de magnitud constituidos por la fusión de núcleos y periferias. Fuente: Elaboración del autor. Nota: los municipios cuadriculados se localizan en el área de intersección de los conglomerados de intensidad y magnitud (prioridad 1). Las áreas fuera de la intersección son estratificadas conforme a los límites de clase en la tabla II (no representados en el mapa). La magnitud se refiere al número de pobres en 2010 tal como lo reporta el Coneval.

jerarquía espacial de la pobreza. Este procedimiento también puede aplicarse a cada una de las variables que definen la pobreza, como personas en carencia de cierto número de necesidades básicas o por debajo de cierto nivel ingreso. 3. Retoma conceptos básicos (patrón espacial, concentración, aglomeración) y repasa medidas de intensidad y magnitud que pueden utilizarse para identificar y explicar diversos patrones geográficos: pobreza, desarrollo humano, mortalidad infantil, fertilidad adolescente, enfermedad o crimen. Los resultados también deben abordarse a la luz de la experiencia en otros estudios de caso. Como en cualquier otro método, la metodología espacial sugerida tiene sus propias limitaciones: Depende de la desagregación y exactitud de la unidad espacial de análisis (municipios, agebs, manzanas). Los resultados puede que no sean los mismos para datos suavizados en el tiempo (promedios móviles) y el espacio (suavización espacial bayesiana). Además de utilizar tasas espaciales suavizadas en esta investigación, de estar disponibles, los estudios también pueden utilizar la media estadística para un periodo de tiempo (la tasa promedio de la pobreza para el 2003-2012) o los promedios móviles en el tiempo. Desafortunadamente, la base de datos espacialmente desagregada para la pobreza en el estudio de caso mexicano sólo existe para 2010.

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Deja sin los beneficios de los programas sociales a personas en la pobreza que no se localizan en las áreas seleccionadas. Son necesarios los ajustes regionales basados en la historia, cultura y economía comunes. Las regiones y sus municipios generalmente comparten características naturales similares, factores sociales y experiencias comunes. Los resultados principales de esta investigación no son comparables o compatibles con los reportados en los documentos de organismos oficiales como Coneval o Sedesol. En el caso de Coneval: Mientras esta investigación incluye simultáneamente magnitud (número absoluto de pobres) e intensidad (LQ) en su clasificación, el Coneval no incluye magnitud. Sólo utiliza incidencia (porcentaje de pobres) para estratificar los municipios mexicanos. A diferencia de esta investigación, el Coneval no considera la aglomeración en su clasificación. Se espera que la metodología en esta investigación, a pesar de sus limitaciones, ayude a crear una jerarquía espacial objetiva y útil para los programas sociales. RESUMEN Esta investigación presenta y aplica un nuevo procedimiento para jerarquizar espacialmente la pobreza. El método pro67

JERARQUÍA ESPACIAL DE LA POBREZA. PROPUESTA DE UN MÉTODO NUEVO CON DATOS PARA MÉXICO

puesto combina simultáneamente variables de magnitud e intensidad utilizando técnicas estadísticas recientes (remuestreo y autocorrelación espacial) y tradicionales, así como rutinas de sobreposición espacial de los sistemas de información geográfica. Mientras magnitud e intensidad se refieren a datos absolutos y relativos, respectivamente, cada variable puede concentrarse o aglomerarse en el espacio. En este estudio, concentración es la presencia de valores globales altos, independientemente de su localización, y aglomeración es la concentración de valores locales altos espacialmente contiguos. Ambas, aglomeración y concentración, se fusionan mediante un procedimiento de sobreposición geográfica para crear conglomerados de magnitud o intensidad de pobreza. Los casos al interior de estos conglomerados se clasifican por procedimientos gaussianos (discontinuidades naturales) o paretianos (puntas y colas) para crear una jerarquía espacial. Por primera vez, en el estudio de la pobreza, la jerarquía espacial resultante es producto de la combinación simultánea de los procesos de concentración y aglomeración medidos en términos absolutos y relativos. Las bondades del procedimiento en una política pública espacialmente orientada se ilustran y abordan la focalización espacial de la pobreza en los 2456 municipios mexicanos en 2010. La metodología propuesta en esta investigación puede adaptarse fácilmente para identificar los patrones espaciales de otros problemas sociales: crimen, industria, enfermedades, contaminación o justicia ambiental en diferentes áreas o países.

glomerates are classified by gaussian (natural breaks) or paretian (heads and tails) procedures to set up a spatial hierarchy. For the first time in the study of the spatial pattern of poverty, the resulting spatial hierarchy is based on the simultaneous combination of the concentration and agglomeration processes measured in relative and absolute terms. The benefits of the procedure for an area-based public policy are illustrated by assessing the spatial targeting of poverty in the 2,456 Mexican municipalities in 2010. The suggested methodology in this research may be easily extended to identify other spatial patterns, such as crime, industry, diseases, pollution or environmental justice in different areas or countries.

Palabras clave: Análisis espacial, Aglomeración, Concentración, Conglomerados, Pobreza, Clasificación JEL: R; C1; I3.

ABSTRACT This research presents and applies a new procedure to elaborate a spatial hierarchy of poverty. The proposed method simultaneously combines variables of magnitude and intensity based on recent (bootstrapping & spatial autocorrelation) and traditional statistical techniques, and overlay routines of Geographical Information Systems. While magnitude and intensity refer to absolute and relative data, respectively, each variable may be concentrated or agglomerated in space. In this study, concentration is the presence of high global values, regardless of their location, and agglomeration is the concentration of spatially contiguous high local values. Both agglomeration and concentration are merged through a geographical overlay procedure to create conglomerates of magnitude or intensity of poverty. Cases inside these con68

Keywords: Spatial analysis, Agglomeration, Concentration, Conglomerates, Poverty, JEL classification: R; C1; I3. REFERENCIAS 1. 2. 3.

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11.

12.

13.

Partridge, M.D., & Rickman, D.S. (2006). The geography of American poverty: Is there a need for place-based policies? Kalamazoo, MI: W.E. Upjohn Institute for Employment Research. Bedi, T., Coudouel, A., & Simler, K. (2007). More than a pretty picture: Using poverty maps to design better policies and interventions. Washington, DC: World Bank. Mexico-Coneval. (n.d.). Medición de la pobreza. Pobreza a nivel municipio 2010. Disponible en http://www.coneval.gob.mx/ Medicion/Paginas/Medici%C3%B3n/Medicion-de-la-pobreza-municipal-2010.aspx [10/may/2014] Treviño C.J. (2014). “Spatial pattern of poverty. A new procedure to identify the spatial hierarchy of poverty in México, 2010”. En J.A. Treviño C. (Ed.). Spatial Assessment of Poverty and Affordable Housing (pp.13-99). Monterrey, NL: Universidad Autónoma de Nuevo León. O’Sullivan, D., & Perry, G.L. (2013). Spatial simulation: Exploring pattern and process. Chichester, West Sussex: John Wiley & Sons Inc. Soja, E.W. (2010). Seeking Spatial Justice. Minneapolis: University of Minnesota Press. Gottdiener, M., & Hutchison, R. (2011). The new urban sociology. Boulder, CO: Westview Press. Goodchild, M.F., & Lam, N.S. (1980). Areal interpolation: A variant of the traditional spatial problem. Geo-Processing, 1, 297312. Retrieved from http://www.geog.ucsb.edu/~good/papers/46.pdf Visvalingam, M. (1983). Area-based social indicators: Signed chisquare as an alternative to ratios. Social Indicators Research, 13(3), 311-329. Zhang, C., Tang, Y., Luo, L., & Xu, W. (2009). Outlier identification and visualization for Pb concentrations in urban soils and its implications for identification of potential contaminated land. Environmental Pollution, (157), 3083–3090. Choudhury, N.Y., & Räder, C. (2014). Targeting the Poorest and Most Vulnerable: Examples from Bangladesh. In J. Von Braun & F. W. Gatzweiler (Eds.), Marginality: Addressing the Nexus of Poverty, Exclusion and Ecology. Dordrecht: Springer Netherlands. Zhang, C., Luo, L., Xu, W., & Ledwith, V. (2008). Use of local Moran’s I and GIS to identify pollution hotspots of Pb in urban soils of Galway, Ireland. Science of The Total Environment, (398), 212–221. doi:10.1016/j.scitotenv.2008.03.011 Jiang, B., & Yin, J. (2014). Ht-index for quantifying the fractal or

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JESÚS A. TREVIÑO C.

14.

15.

scaling structure of geographic features. Annals of the Association of American Geographers, 104(3), 530-541. Mexico. Sedesol. (2013). Procedimiento de selección de los 400 municipios prioritarios de la Cruzada Nacional Contra el Hambre. Disponible en http://www.sedesol.gob.mx/work/models/SED E S O L / C r u z a d a / 4 _ N O TA _ T E C N I C A _ D E L _ PROCEDIMIENTO_DE_SELECCION_DE _LOS_400_ MUNICIPIOS_PRIORITARIOS_DE_LA_CNCH.pdf [30/04/ 2013] Graw, V., & Husmann, C. (2014). Mapping Marginality Hotspots.

16.

17.

In J. Von Braun & F. W. Gatzweiler (Eds.), Marginality: Addressing the Nexus of Poverty, Exclusion and Ecology (pp. 6983). Dordrecht: Springer Netherlands. Yeager, Samuel J. 2008. «4 Where Do Research Questions Come from and How Are They Developed?”. En Gerald J. Miller and Kaifeng Yang (editors), Handbook of research methods in public administration, 2nd ed., USA: CRC Press. Anselin et al. (2007). Using Exploratory Spatial Data Analysis to Leverage Social Indicator Databases: The Discovery of Interesting Patterns. Social Indicators Research. 82: 287-309. Recibido: 23/09/15 Aceptado: 23/10/15

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Óxido nítrico sintasa (iNOS), mediador antiviral frente al VHC CLARA PATRICIA RÍOS IBARRA*, SONIA LOZANO SEPÚLVEDA*, LINDA MUÑOZ ESPINOSA*, ANA ROSA RINCÓN SÁNCHEZ*, ANA MARÍA RIVAS ESTILLA*

El virus de la hepatitis C (VHC) infecta aproximadamente a 3% de la población mundial y es un agente etiológico importante de la hepatitis crónica, cirrosis hepática y cáncer de hígado.1 El VHC, un virus de la familia Flaviviridae, posee un genoma de ARN, de cadena positiva de aproximadamente 9.6 kb.2,3 Los pacientes con hepatitis C crónica se tratan actualmente con IFN-a pegilado (PEG-IFN) en combinación con ribavirina; sin embargo, todavía no existe cura para una gran proporción de los pacientes con hepatitis C crónica;4,5 por consiguiente, el desarrollo de nuevas terapias para la infección por VHC es crucial para mejorar el tratamiento.6 Los mecanismos por los que el VHC provoca daño celular son poco conocidos, y los diferentes mecanismos descritos sugieren un importante papel del estrés oxidativo y nitrosativo, con la infección crónica del virus.7,8 Aunque la importancia de estas especies reactivas de nitrógeno y oxígeno se ha documentado como una defensa natural contra las bacterias y los hongos, su papel en la patogénesis de las infecciones virales se entiende sólo parcialmente.9,10 Se ha informado que el óxido nítrico (NO) tiene consecuencias perjudiciales en la presencia de especies reactivas de oxígeno, ya que se forman peroxinitritos. Se ha reportado la activación de iNOS a través de las proteínas de VHC implicadas en la replicación;11 sin embargo, el mecanismo sigue siendo poco definido. Cada vez hay mayor evidencia de la participación de óxido nítrico (NO) como uno de los mediadores más versátiles en el control de diversos virus.12-14 Hemos informado anteriormente que el ácido acetilsalicílico (AAS, aspirina), un fármaco antiinflamatorio no esteroideo, disminuye los niveles de proteína virales de VHC.15 Además, se encontró que la actividad antiviral de AAS se media, al menos en parte, por sus propiedades antioxidantes y capaci* Universidad Autónoma de Nuevo León, FM. Contacto: amrivas1@yahoo.com

dad para regular la COX-2 y la expresión de SOD.16 Sin embargo, los mecanismos aún no se han dilucidado. En este trabajo se investigó si la expresión de iNOS tiene un papel en la regulación inhibitoria de la expresión del VHC mediada por AAS. Nuestros hallazgos sugieren que el AAS reduce la expresión de iNOS, a través de la regulación negativa de su promotor génico y comprobación mediante un estudio de silenciamiento génico. MATERIAL Y MÉTODOS Cultivo celular y tratamiento con AAS Se utilizó un sistema de cultivo celular Huh7 replicón subgenómico genotipo 1b del VHC (que alberga el replicón subgenómico de VHC I389/ NS3-3').15 Previo al tratamiento, las células se sembraron 12 horas antes, y luego se expusieron a 4 mM de AAS durante 24, 48 y 72 horas. Los ensayos de viabilidad demostraron que no hay efectos citotóxicos del AAS en las concentraciones utilizadas.15 Posteriormente, se llevó a cabo la extracción del RNA y proteína total para realizar los ensayos de PCR en tiempo real (RT-qPCR) y western blot. AAS se adquirió de Sigma (St. Louis MO) con pureza química ~99%. Western blot Las proteínas aisladas de los cultivos celulares se cuantificaron como se describe en Rivas-Estilla et al.,20 50 ug de proteínas se separaron en 10% SDS-PAGE y fueron transferidas a membranas de PVDF (Amersham Biosciences, Freiburg, Alemania), las cuales se incubaron con uno de los siguientes anticuerpos: anticuerpo monoclonal de ratón anti-iNOS (1: 200) (Thermo Scientific, Rockford, EE.UU.); anticuerpo policlonal anti-nitrotirosina (1: 200) (Santa Cruz, California, EE.UU.); o antiactina MAb (dilución 1: 5000; MP Biomedicals, Aurora, Ohio, EE.UU.). La detección se realizó mediante un sistema de quimioluminiscencia (Amersham Biosciences, Freiburg, Alemania). CIENCIA UANL / AÑO 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

CLARA PATRICIA RÍOS IBARRA, SONIA LOZANO SEPÚLVEDA, LINDA MUÑOZ ESPINOSA, ANA ROSA RINCÓN SÁNCHEZ, ANA MARÍA RIVAS ESTILLA

Extracción de RNA El RNA total se aisló con Trizol (Life Technologies Corporation, Carlsbad, CA), de acuerdo con las especificaciones del fabricante. El RNA se precipitó con isopropaniol y lavado una vez con etanol a 70% ,y resuspendido en 30 uL de agua libre de RNAsas. RT-qPCR para la cuantificación de iNOS-mRNA El RNA aislado se sometió a transcripción inversa (RT); 1000 ng de cDNA se utilizaron para llevar a cabo la PCR, a partir de los siguientes parámetros: la configuración inicial a 50°C durante dos minutos y luego 95°C durante diez minutos, seguido por 45 ciclos de 95°C, durante 15 segundos, y 60°C durante 60 s. La fluorescencia se controló en la etapa de recocido, y se generaron las gráficas de amplificación. Un juego de oligonucleótidos, iNOS FW (5'-GTT CTC AAG GCA CAG GTC TC-3 ‘) y iNOS RV (5’-GCA GGT CAC TTA TGT CAC TTA TC-3'), se utilizó para amplificar un fragmento de 290- pb del gen de iNOS. La expresión del RNA de GAPDH se utilizó para normalizar la concentración del RNA en cada muestra analizada (Applied Biosystems, Foster City CA, número de pieza 4326317E) de acuerdo con las especificaciones del fabricante.

por PCR a partir de DNA genómico aislado de células Huh-7 con los oligonucleótidos iNOS FW 5'-TAA GGT ACC AAT GCC ACA CCA AGC AGA CGC-3' y iNOS RV 5'- AAT CCC GGG GAA CAC ACT GGC AGC CAA GAA-3'. Posteriormente, el promotor de iNOS se clonó en el vector pGL3luciferasa (Promega, Madison, WI), con las enzimas KpnI y SmaI. El vector con el promotor-iNOS bajo el control de la RNA polimerasa de T7 y que tiene río abajo del gen de la luciferasa (pPROiNOs-Luc+), se utilizó para ensayos de transfección transitoria. Las transfecciones se llevaron a cabo en placas de seis pozos (Corning), utilizando Lipofectamina (Life-Techologies).18 Las células se incubaron en medio libre de suero a 37°C durante seis horas, seguido por la adición de medio suplementado e incubación durante 24 y 48 h, para la posterior cuantificación de luciferasa como reportero de la actividad del promotor de iNOS en presencia de AAS y siRNA-iNOS, como monoterapia o terapia combinada. Cuantificación de Luciferasa (Luc+) Células transfectadas transitorios se lisaron en tampón de lisis reportero, de acuerdo con las recomendaciones del fabricante (Promega), y se analizaron los lisados celulares de luciérnaga y renilla expresión de luciferasa con un luminómetro mediante el Dual-Glo sistema de ensayo de luciferasa (Promega).

RT-qPCR para la cuantificación del VHC-mRNA Cuantificación nitritos El cDNA fue sometido a PCR en tiempo real para cuantificar el VHC y GAPDH-mRNA.15 Las amplificaciones se llevaron a cabo por triplicado con los siguientes oligonucleótidos: VHC FW (+75-93 nt) 5'-GCGTCTAGCCATGGCGTTA-3'; VHC RV (+138-157 nt) 5'-GGTTCCGCAGACCACTATGG-3 ‘ y la sonda TaqMan (+94-110 nt) 5’-FAMCTGCACGACACTCATAC-NFQ-3'; las condiciones de amplificación fueron las siguientes: 50°C durante dos minutos, 95°C a diez minutos, seguido por 40 ciclos de 95°C por 15s y 60°C durante 60 segundos. Se utilizó GAPDH-RNA para normalizar la concentración de RNA de VHC; su cuantificación se realizó con el ensayo GAPDH (20X) (Applied Biosystems, Foster City, CA), de acuerdo con las especificaciones del fabricante. Ensayos de transfección transitoria con el vector pPROiNOs-Luc+ La región del nativa del promotor del gen iNOS se amplificó CIENCIA UANL / AÑO 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

Los niveles de nitrito se determinaron por ensayo colorimétrico, basado en la reacción de Griess (Promega), mediante el uso de normas de nitrito de sodio. Silenciamiento génico con siRNA-iNOS en Huh-7 VHC Secuencias de RNAs de interferencia (siRNA), con longitud de 21-22 pb que inhiben específicamente iNOS y GAPDH, se utilizaron de acuerdo a las especificaciones del fabricante (Ambion, Austin, TX). Las células contaban con 30 y 50% de confluencia en el momento de la transfección. Los siRNAs se transfectaron a una concentración final de 150 nM, tanto para siRNA-iNOS como para siRNA-GAPDH (control positivo), con siPORT Lipid transfección Agent (Ambion); como control negativo se seleccionó un siRNA non sense (Ambion). Las células se incubaron durante 24, 48 y 72 horas; posteriormente, se aisló el RNA total para llevar a cabo la cuantificación de VHC mediante RT-qPCR. 71

ÓXIDO NÍTRICO SINTASA (INOS), MEDIADOR ANTIVIRAL FRENTE AL VHC

Análisis estadístico Los experimentos se realizaron por triplicado y las variables se evaluaron mediante ANOVA, de una vía y la prueba de Dunnet. Las diferencias se consideraron significativas con un valor de p < 0.05. R E S U LLT TA D O S AAS incrementa los niveles de NO en células Huh-7VHC-replicón Para confirmar la funcionalidad de iNOS, en nuestro modelo de estudio se cuantificaron los niveles de nitritos (NO2-), para determinar la producción de óxido nítrico (NO) indirectamente en el sobrenadante del medio de cultivo de células Huh7 VHC-replicón postratamiento con AAS. La cantidad de nitritos y nitratos producidos a partir de células de VHCreplicón fue significativamente mayor que en células parentales (sin VHC-replicón) (figura 1). Como era de esperar, AAS disminuye los niveles de NO, conforme transcurre el tiempo (concentración de nitritos); la inhibición máxima se cuantificó a las 72 h (90%) después del tratamiento (*p <0,05). Como control positivo las células de VHC-replicón, se trataron con el inhibidor de NO, L-N6- (1-iminoetil)-lisina (L-NIL) (250uM), y se observó una disminución del nivel de nitritos, similares a los hallazgos con la exposición AAS (datos no mostrados). Los resultados antes mencionados sugieren la posibilidad de que el tratamiento AAS podría modificar la capacidad de las células Huh7 VHC-replicón para expresar la enzima iNOS y posteriormente los niveles de NO, cuyo efecto depende del tiempo. AAS reduce la expresión de iNOS a nivel transcripcional Se extrajo el RNA total de células Huh-7-VHC-replicón, expuestas a 4 mM de AAS, 1000 uM de arginina (donador de NO) o 100 uM de L-NIL (inhibidor de iNOS). Se llevó a cabo una retrotranscripción para generar cDNA, y posteriormente se realizó una PCR en tiempo real (sybr green) para el RNA derivado de células expuestas a AAS y PCR semicuantitativa con un juego de primers específicos para iNOS para el RNA aislado de los cultivos expuestos a arginina y L-NIL. Se normalizó cada valor correspondiente a iNOS con los valores de los productos de PCR de actina (gen constitutivo). La expresión del RNA de iNOS en células Huh-7-VHCreplicón disminuyó significativamente a las 24, 48 y 72 h (p 72

Fig. 1. Se midió la concentración de NO indirectamente, a través de la cuantificación de NO2- (producto de degradación no volátil de NO) con el reactivo de Griess. Los datos se expresan como media ± SD (n=3), P <0.05.

< 0.05) postratamiento (AAS), a diferencia de las células sin el principio activo. A las 24h, la arginina duplicó los niveles de RNA de VHC, con respecto al control negativo (p < 0.05), mientras que L-NIL disminuyó la síntesis del RNA del replicón en 70% (p<0.05). Por lo tanto, AAS ejerce un efecto semejante al de arginina al inducir la sobreexpresión de la enzima iNOS. AAS estimula la nitración de proteínas con residuos de tirosina Para evaluar si AAS es capaz de crear estrés nitrosativo en células hepáticas, se preparó un ensayo de Western blot, con un anticuerpo monoclonal que reconoce residuos de nitrotirosina, los cuales sirven como marcadores de estrés generado por especies reactivas de nitrógeno. Se observó un aumento del 2.57 veces (p < 0.05), en la cantidad de residuos de tirosina nitrados, en una proteína de ~ 75 KDa, en células Huh-7-VHC-replicón, a las 48h postratamiento (AAS), versus al control negativo (figura 2). Estos resultados sugieren que AAS puede promover un incremento en la cantidad de especies reactivas de nitrógeno; sin embargo, a las 72 h el efecto se ve revertido, esto podría atribuirse a la activación de vía de proteosoma mediado por ubiquitina, ya que las proteínas oxidas y nitradas son altamente tóxicas y deben eliminarse. Efecto del silenciamiento de iNOS sobre la expresión de VHC Para evaluar de fondo la participación de la enzima óxido nítrico sintasa inducible (iNOS), con la inhibición de la expresión de VHC, se seleccionó un siRNA dirigido contra iNOS-

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CLARA PATRICIA RÍOS IBARRA, SONIA LOZANO SEPÚLVEDA, LINDA MUÑOZ ESPINOSA, ANA ROSA RINCÓN SÁNCHEZ, ANA MARÍA RIVAS ESTILLA

especificidad. En conjunto, estos resultados sugieren que la inactivación de iNOS inducida por VHC reduce su expresión e incrementa el efecto antiviral de AAS (80%). AAS inhibe la actividad del promotor de iNOS

Fig. 2. AAS y estrés nitrosativo. Se detectó una diferencia estadísticamente significativa en células Huh-7-replicón, a las 48h postramiento (AAS), con respecto al control negativo, representado por un incremento 2.57 veces (p<0.05), en la cantidad de residuos de tirosina nitrados, en una proteína de ~75 KDa en células expuestas a AAS.

mRNA para ser transfectado en células Huh7 VHC-replicón en presencia y ausencia de AAS. Se aisló el RNA total, a las 24-36 horas postransfección para cuantificar los niveles de iNOS-mRNA y RNA-VHC, mediante RT-qPCR. Se validó que siRNA-iNOS disminuyera la expresión de iNOS-mRNA alrededor de 70% en nuestro modelo in vitro. Satisfactoriamente, los niveles de RNA-VHC se redujeron en las células infectadas con el VHC (Huh7 VHC-replicón), mostrando una reducción importante en 24 h postransfección siRNA-iNOS (65%). Adicionalmente, se observó que las células silenciadas y tratadas simultáneamente con 4 mM de AAS, presentaron una mayor disminución de los niveles de RNA-VHC, en comparación con las células no tratadas con la terapia combinada (figura 3). El control positivo de transfección siRNA-GAPDH no tuvo ningún efecto en los niveles de expresión de iNOS-mRNA y ARN-VHC. El control negativo siRNA-non sense se utilizó como control de

Fig. 3. Papel de silenciamiento de iNOS en la replicación del VHC. Los niveles de RNA-VHC se cuantificaron mediante RT-qPCR con sondas TaqMan, a las 24 horas después de la transfección con 150 nM siRNA-INOS (P<0.05). Todos los resultados se normalizaron utilizando los niveles de expresión de mRNA de los genes constitutivos GAPDH y Actina.

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Con el propósito de analizar la participación de AAS sobre la actividad del promotor de iNOS se amplificó la secuencia del promotor de iNO, y posteriormentese clonado en el vector expresión comercial pGL3 basic, el cual contiene el gen reportero de luciferasa (Luc+). Una vez clonado el promotor en el plásmido éste se contransfectó con un constructo que expresa el gen reportero de renilla cuya expresión es dirigida por el promotor de CMV. La secuencia correspondiente al promotor de iNOS con una longitud de ~2Kb se amplificó con un juego de primers específicos, y el producto se purificó para después realizar una digestión con las enzimas de restricción KpnI y SmaI; de forma simultánea se digirió el vector pGL3. Los productos se purificaron, y posteriormente se ligaron. Al terminar la clonación, se transformaron bacterias E. coli y se hizo la selección de clonas positivas para bacterias positivas para el plásmido con el pro-iNOS. El promotor se caracterizó con las enzimas, de restricción BclI y SspI cuyas bandas corresponden al patrón teórico esperado. Una vez listo el plásmido se estandarizó la cantidad de constructo para renilla y luciferasa con seis juegos diferentes de concentraciones. Para renilla 50 y 100ng y para Luc 100, 200, 300ng. Al final se eligieron 100ng de renilla y 200ng de luciferasa, ya que con estas cantidades se obtuvo la mejor señal detectada por el luminómetro. Previo al experimento de cotransfección y a la exposición con AAS, se llevó a cabo un ensayo de viabilidad celular (figura 4).

Fig. 4. Ensayo de viabilidad celular para la cotransfección de pPROiNOSLuc + PCMV Renilla.

ÓXIDO NÍTRICO SINTASA (INOS), MEDIADOR ANTIVIRAL FRENTE AL VHC

Células Huh-7-VHC-replicón se cotransfectaron con pPROiNOS-Luc + PCMV Renilla, y 6 h posterior a la transfección se hizo la exposición a AAS a dos diferentes tiempos (24 y 48h). Al analizar los resultados, encontramos que AAS reduce la actividad del promotor hasta 60% (figura 5)

Fig. 5. Estrategia general para la clonación del promotor de iNOS en un vector de expresión y análisis de la participación de AAS sobre la actividad del promotor de INOS.

Con base en los resultados hasta este punto, resumimos lo siguiente: AAS incrementa la concentración de NO y, paradójicamente, inhibe la expresión de iNOS a nivel de RNA y proteína. El silenciamiento de iNOS reduce los niveles de RNA de VHC. DISCUSIÓN En este estudio se evaluó la participación de la enzima iNOS en la regulación negativa de RNA del VHC inducida por AAS. Observamos que el AAS reduce iNOS, disminuye la expresión de iNOs a través de la actividad de su promotor; paralelamente, el mRNA y su proteína descienden junto con los niveles de expresión de VHC. Otros grupos de investigación han reportado que los salicilatos pueden suprimir la expresión de iNOS y COX-2, mediante su interacción con la proteína de unión C/EBP-b, la cual interactúa con promotores génicos para activar la transcripción.17 También se ha descrito la participación de AAS, a través de la vía de señalización de COX-2; bajo este contexto, fue importante para este estudio la evaluación de la transactivación del promotor de iNOS durante el efecto antiviral de AAS contra VHC, ya que iNOS alberga la secuencia de reconocimiento para C/EBP-b en su promotor.18

Además de la inhibición de la ciclooxigenasa, Machida et al. han indicado que la expresión de la proteína del VHC per se puede aumentar la expresión de iNOS.11 Ellos demostraron que los hepatocitos infectados por el VHC generan un mayor nivel de mRNA de iNOS. Este trabajo sugiere que la infección por VHC estimula la producción de NO a través de la activación de la expresión de iNOS por las proteínas virales principales.19 Estas observaciones sugieren que la producción de NO por la infección por VHC juega un papel importante en la iniciación y la promoción o la progresión de cáncer en los pacientes infectados por el VHC. En conclusión, el AAS disminuye la expresión de iNOS a nivel trasncripcional y traduccional y también es capaz de reducir la actividad del promotor de iNOS; por otra parte, el silenciamiento de iNOS, mediante un sistema de RNA de interferencia (siRNA), induce un descenso en la replicación del VHC. Estudios en nuestro grupo de investigación sugieren un potencial efecto antioxidante del AAS, sustentado en la capacidad de este principio activo para incrementar la expresión de superóxido dismutasa (SOD). Por lo tanto, las especies reactivas de nitrógeno y oxígeno podrían considerarse como relevantes blancos terapéuticos para el desarrollo de nuevas estrategias antivirales contra VHC. RESUMEN En células de hepatocarcinoma infectadas con el virus de la hepatitis C (VHC), el ácido acetil salicílico (AAS) disminuye los niveles del óxido nítrico sintasa inducible (iNOS), tanto en mRNA como en proteína. La exposición a AAS también redujo la transactivación del promotor génico de iNOS en el modelo in vitro. Un ensayo de silenciamiento génico, con siRNA-iNOS descendió el RNA del VHC (65%), y este efecto antiviral se incrementó en presencia de AAS (80%) en comparación con las células-control. Estos hallazgos sugieren que el óxido nítrico (NO) participa en la regulación del efecto antiviral de AAS sobre VHC. Palabras clave: VHC, siRNA-iNOS, AAS. ABSTRACT In hepatocarcinoma cells infected with the hepatitis C virus (HCV), acetylsalicylic acid (AAS) decreases the levels of mRNA and protein inducible nitric oxide synthase (iNOS). Exposure to AAS also reduced transactivation iNOS gene promoter in an in vitro model. An assay of gene silencing CIENCIA UANL / AÑO 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

CLARA PATRICIA RÍOS IBARRA, SONIA LOZANO SEPÚLVEDA, LINDA MUÑOZ ESPINOSA, ANA ROSA RINCÓN SÁNCHEZ, ANA MARÍA RIVAS ESTILLA

using siRNA-iNOS decreased HCV RNA (65%) and this increased the antiviral effect in presence of AAS (80%) compared to cells-control. These findings suggest that nitric oxide (NO) is involved in the regulation of the antiviral effect of AAS on HCV. Keywords: VHC, siRNA-iNOS, AAS.

8. 9. 10.

Agradecimientos

11.

Los autores agradecen el apoyo financiero del Conacyt, número de concesión Salud-2008-C01-86996 y de BÁSICACB2010-01-155082 para A.M. Rivas.

12.

Abreviaturas: AAS: ácido acetilsalicílico; VHC: virus de la hepatitis C; iNOS, de óxido nítrico sintasa-inducible; NO: óxido nítrico; AINES: medicamentos antiinflamatorios, no esteroideos.

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REFERENCIAS 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Lok A., Seeff L., Morgan T. et al. (2009). Incidence of hepatocellular carcinoma and associated risk factors in hepatitis C-related advanced liver disease. Gastroenterology 136(1):138–148. Bartenschlager R., Frese M., Pietschmann T. (2004). Novel insights into hepatitis C virus replication and persistence. Adv Virus Res 63(1):71–180. Appel N., Schaller T., Penin F. et al. (2006). From structure to function: new insights into hepatitis C virus RNA replication. J Biol Chem 281(15):9833–9836. Kagawa T., Keeffe E., Yu M. et al. (2010). Pegylated interferon and ribavirin treatment for hepatitis C virus infection. Hepat Res Treat 2010:275274. Hoofnagle J., Seeff L. (2006). Peginterferon and ribavirin for chronic hepatitis C. N. Engl J. Med 355(23):2444–2451. Modi A., Hoofnagle J. (2007). New therapies for hepatitis C. Hepatology 46(3):615–617. García-Mediavilla M., Sánchez-Campos S., González-Pérez P. et

16.

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18. 19. 20.

al. (2005). Differential contribution of hepatitis C virus NS5A and core proteins to the induction of oxidative and nitrosative stress in human hepatocyte-derived cells. J Hepatol 43(4):606–613. Majano P., García-Monzón C. (2003). Does nitric oxide play a pathogenic role in hepatitis C virus infection? Cell Death Differ 10(Suppl 1):S13–S15. Vine C., Cole J. (2011). Nitrosative stress in Escherichia coli: reduction of nitric oxide. Biochem Soc Trans 39(1):213–215. Mello E., Ribeiro S., Carvalho A. et al. (2011). Antifungal activity of PvD1 defensin involves plasma membrane permeabilization, inhibition of medium acidification, and induction of ROS in fungi cells. Curr Microbiol 62(4):1209–1217. Machida K., Cheng K., Sung V. et al. (2004). Hepatitis C virus infection activates the immunologic (type II) isoform of nitric oxide synthase and thereby enhances DNA damage and mutations of cellular genes. J Virol 78(16):8835–8843. Pautz A, Art J, Hahn S et al (2010) Regulation of the expression of inducible nitric oxide synthase. Nitric Oxide 23(2):75–93. García-Monzón C., Majano P., Zubia I. et al. (2000). Intrahepatic accumulation of nitrotyrosine in chronic viral hepatitis is associated with histological severity of liver disease. J Hepatol 32(2):331– 338. Mihm S., Fayyazi A., Ramadori G. (1997). Hepatic expression of inducible nitric oxide synthase transcripts in chronic hepatitis C virus infection: relation to hepatic viral load and liver injury. Hepatology 26(2):451–458. Trujillo-Murillo K., Rincón-Sánchez A, Martínez-Rodríguez H. et al. (2008). Acetylsalicylic acid inhibits hepatitis C virus RNA and protein expression through cyclooxygenase 2 signaling pathways. Hepatology 47(5):1462–1472. Rivas-Estilla A.M., Bryan-Marrugo O.L., Trujillo-Murillo K. et al. (2012). Cu/Zn superoxide dismutase (SOD1) induction is implicated in the antioxidative and antiviral activity of acetylsalicylic acid in HCV-expressing cells. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 302(11):G1264–G1273. Cieslik K., Zhu Y., Wu K. et al. (2002). Salicylate suppresses macrophage nitric-oxide synthase-2 and cyclo-oxygenase-2 expression by inhibiting CCAAT/enhancer-binding protein-beta binding via a common signaling pathway. J Biol Chem 277(51):49304–49310. Akaike T., Maeda H. (2000). Nitric oxide and virus infection.. Immunology 101(1):300–308. De Lucas S., Bartolome J., Amaro M. et al. (2003). Hepatitis C virus core protein transactivates the inducible nitric oxide synthase promoter via NF-kappaB activation. Antiviral Res 60(2):117–124. Rivas-Estilla A., Svitkin Y., López-Lastra M. et al. (2002). PKRdependent mechanisms of gene expression from a subgenomic hepatitis C virus clone. J Virol 76(21):10637–10653. Recibido: 23/09/15 Aceptado: 23/10/15

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Filogeografía (Herichthys, Perciformes: Cichlidae), nuevos: género (Nosferatu) y especie H. tepehua MAURICIO DE LA MAZA BENIGNOS*, CLAUDIA PATRICIA ORNELAS GARCÍA**, MARÍA DE LOURDES LOZANO VILANO***, MARÍA ELENA GARCÍA RAMÍREZ***, IGNACIO DOADRIO**** La tribu heroini forma el segundo grupo monofilético más grande de cíclidos neotropicales, se distribuye desde la provincia de Buenos Aires, Argentina, hasta la cuenca del río Bravo en América del Norte. Esta tribu incluye los herichthyines, representados por los géneros Paraneetroplus y Vieja, como lo reportaron McMahan et al.,1 Herichthys, Paratheraps, Theraps, Tomocichla y Thorichthys, junto con un “género sin nombre”.2-4 Algunos factores que han obstaculizado hasta ahora el análisis, tanto filogenético como morfológico, a nivel intragenérico incluyen alta diversidad de taxón, amplios intervalos de distribución, plasticidad fenotípica y taxones que “provocan que conjuntos de caracteres sean inadecuados para revelar relaciones”.3-6 El cambio climático en los últimos 4 millones de años incluye el fin del período templado7 con precipitación invernal más alta, condiciones más frescas y húmedas durante el Pleistoceno y el Holoceno temprano, en el norte de México.8,9 Se propone que tanto el neovolcanismo como el cambio climático jugaron grandes papeles en la diversificación temporal y espacial. El objetivo de este estudio implica revisar la historia evolutiva del género Herichthys, observar sus relaciones filogenéticas, así como los patrones temporales y biogeográficos asociados mediante la caracterización de variaciones morfológicas y estructura; se propone una hipótesis biogeográfica para el grupo. MÉTODOS Los especímenes del género Herichthys3,10,11 y especies nominales representativas del género se colectaron con anzuelos y redes de pesca. El tamaño de la muestra de 20 ejempla* Pronatura Noreste, A.C. ** Universidad Nacional Autónoma de México. *** Universidad Autónoma de Nuevo León. **** Museo Nacional de Ciencias Naturales, CSIC, Madrid, España.

res por localidad se basó en el estado de conservación de las especies conforme a la NOM-059.12 Los especímenes colectados se fijaron en formol a 10%, luego transferido a isopropanol a 50%; y finalmente, depositado en la Colección Ictiológica de la Facultad de Ciencias Biológicas de la UANL. Para el estudio genético se tomaron las aletas pectorales, se preservaron en etanol a 95%, y se depositaron en el Museo Nacional de Ciencias Naturales de Madrid, España (MNCN). Morfométrica y merística Se tomaron 55 características biométricas (13 merísticas y 42 morfométricas) a 279 ejemplares en total. Las medidas se tomaron en mm y en las diagnosis y descripciones se expresan en porcentaje de la longitud patrón (LP) o la longitud cefálica (LC).13,14 Tres especímenes de cada población, excepto N. steindachneri (1), N. bartoni (1 placa faríngea) y H. minckleyi (0), se removieron los tractos digestivos y placas faríngeas inferiores. El número de dientes en el margen posterior y el eje medio de la superficie occlusal se contaron bajo los criterios de Taylor y Miller,14 Snoeks15 y Chakrabarty.16 Los datos de ecología y distribución se tomaron durante las colectas (2005-2007). Se analizaron los componentes principales (ACP) y la función discriminante (AFD) al conjunto de datos morfométricos con el software StatistiXL vers. 1.7. Las medidas se estandarizaron para remover la alometría, con la ecuación Ms=Mo(Ls/Lo)b.17,18 Se examinó (a) la morfología de los caracteres observables: (b) pigmentación reproductiva; (c) anatomía del tracto digestivo y (d) ecología. Extracción de ADN, amplificación de PCR, y secuenciación El ADN genómico se aisló de las aletas, con proteinasa K estándar y métodos de extracción de fenol/cloroformo19 y se resguardó a 4°C. El ADN se amplificó por el gen citocromo c subunidad de oxidasa I (Cox1, 585 bp), vía reacción en cadena CIENCIA UANL / AÑO 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

MAURICIO DE LA MAZA B., CLAUDIA PATRICIA ORNELAS G., MARÍA DE LOURDES LOZANO V., MARÍA ELENA GARCÍA R., IGNACIO DOADRIO

de la polimerasa (PCR). El proceso de amplificación fue bajo las condiciones de temperatura: 95°C (5 min), 35 ciclos a 94°C (45 s), 54°C (1 min), 72°C (90 s) y 72°C (5 min). Los PCR se realizaron en 10-1 reacciones, con 0.4 mM de cada “primer”, 0.2 mM de cada Dntp, 2mM MgCl2, una unidad de ADN polimerasa Taq (Invitrogen) y 10 ng de la plantilla de ADN. Los productos del PCR se ejecutaron en 1% gel de agarosa, para confirmar la amplificación, y se purificaron con el equipo EXOSAP-IT PCR Product Clean-Up (Usb). Ambas cadenas se obtuvieron mediante el secuenciador de ADN automatizado ABI PRISM 3700 (Applied Biosystems). Análisis de datos Los cromatogramas y alineamientos se revisaron visualmente y se verificaron en MEGA5.20 Para las inferencias filogenéticas se aplicó un modelo separado de mejor ajuste para cada posición de codón por gen. El modelo evolutivo de sustitución de nucleótido se estimó con el criterio de información de Akaike corregido (AICc) y el criterio de información Bayesiano (BIC), como se implementó en el programa jModeltest. 21 Los haplotipos del conjunto de datos se conformaron de 149 individuos, 146 grupo interno (69 de este estudio + 77 secuencias de GenBank) y nueve secuencias del grupo externo de GenBank se estimaron con DnaSP 5.0.22 Se generó una red unificadora de medidas con ilustración de las frecuencias de los haplotipos, cono NETWORK v 4.5.1.6.23 Se planteó una hipótesis filogenética bajo la estimación de máxima verosimilitud (ML) y se implementó con RAXML. El programa realiza una búsqueda heurística con el modelo general de tiempo reversible (GTR), que permite la partición de datos, y produce valores de verosimilitud a partir de GTRCAT; una aproximación GTR con optimización de tasas de sustitución individual por sitio y clasificación de aquellas tasas individuales a un cierto número de categoría de tasas. La Inferencia Bayesiana (BI) se realizó con MrBayes versión 3.1.2,24 con el modelo de mejor ajuste en BIC por partición de codón. Las ejecuciones BI fueron con ocho cadenas de Markov Monte Carlo (MCMC), 10 millones de generaciones, muestreando cada mil pasos. Los primeros 1000 árboles fueron descartados como burn-in. Con el programa Tracer v 1.425 se evalúo la convergencia de ejecución y determinar los burn-ins. Los tiempos de divergencia entre linajes mitocondriales principales se estimaron con un enfoque coalescenteBayesiano como fue implementado en BEAST 1.6.1.26 Para CIENCIA UANL / AÑO 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

el análisis, se consideró el gen mtDNA (Cox1) y se usó la matriz de 31 haplotipos y 585 bp. Se aplicó un reloj molecular lognormal-relajado sin correlaciones, con el modelo SRD06 de sustitución nucleótido.27 Debido a la ausencia de registros fósiles o datos geológicos, las estimaciones de edad se calibraron con una distribución a priori uniforme para el parámetro de tasa media de mutación de 0.8%/Ma, con valores inferiores y superiores de 0.5-1.2% por cada millón de años, basado en lo que se ha reportado en otra ictiofauna dulceacuícola para loci mitocondriales 2,28-34 La prueba AMCMC fue ejecutada por 30 millones de generaciones para optimizar la escala de factores de la función a priori. Se revisó burn-in, convergencia y estacionariedad de los diferentes análisis en Tracer 1.5. Demografía histórica Los patrones de demografía histórica se inferieron a partir de estimaciones del tamaño de la población efectiva en el tiempo, con el método Skyline Plot Bayesiano (BSP), como fue implementado en BEAST v. 1.5.4.26 Este método estima una distribución de los tamaños de población efectiva a través del tiempo, vía procedimientos de MCMC, moviéndose hacia atrás hasta que el tiempo del ancestro común más reciente se alcanza. Aplicamos diez grupos de intervalos coalescentes (m), y “primers” para el modelo filogenético. Con el modelo HKY + L evaluamos la heterogeneidad a lo largo de todas las ramas, particionando por posiciones de codón, al separar terceras de primeras y segundas posiciones, asumir un reloj molecular estricto, y con una tasa uniforme con un valor inicial de 0.8% de mutación por Ma, con intervalos inferiores y superiores de 0.5-1.2%, respectivamente.2, 33, 35 RESULTADOS Los resultados del gráfico del análisis morfométricos, el ACP agrupado de 42 variables estandarizadas, de PC1 contra PC2, explica 44.3% de la variación total en la forma entre los especímenes, y proporciona una clara separación entre las dos agrupaciones de puntos, cada una correspondiendo a especímenes de Herichthys y del nuevo género Nosferatu. La base de la aleta pélvica, la base de la aleta pectoral, altura máxima y LC fueron las variables que más contribuyeron a las diferencias en PC1. La longitud de la mandíbula, la distancia desde la aleta dorsal hasta el origen de la aleta anal, la distancia desde el origen de la aleta anal hasta la base hipural y la base de la aleta anal contribuyeron a las diferencias en PC2. Además, el AFD de 77

FILOGEOGRAFÍA (HERICHTHYS, PERCIFORMES: CICHLIDAE), NUEVOS: GÉNERO (NOSFERATU) Y ESPECIE H. TEPEHUA

la base de datos morfométrica clasificó correctamente 99% de Herichthys y 100% del nuevo género Nosferatu. La edad estimada del grupo interno analizado (Herichthys + Nosferatu n. gen.) es aproximadamente 7 Ma (~5 a 11 Ma 95% HPD). Esta divergencia inicial fue seguida por la separación entre ambos géneros hace aproximadamente 5 Ma (3-8 Ma 95% HPD). Sin embargo, a pesar de sus orígenes antiguos, los procesos de intradiversificación en ambos géneros fueron recuperados como más recientes. Se obtuvieron dos clados adicionales en el nuevo género Nosferatu: clados panctostictus y steindachneri. El clado monofilético pantostictus está compuesto por una especie nominal, H. panctostictus, el cual tiene el intervalo de distribución más amplio y el número más alto de haplotipos (5) en el género. La divergencia entre los clados panctostictus y steindachneri ocurrió poco después de la separación del clado bartoni (~2 Ma, 1-3 Ma, 95% HPD). El clado steindachneri, morfológicamente el más diverso en el nuevo género Nosferatu, está compuesto por tres especies nominales: N. pame, N. pratinus y N. steindachneri. El clado también mostró los niveles de diferenciación interna más altos entre N. pratinus y N. bartoni, N. labridens, y N. pantostictus, respectivamente. Los verdaderos Herichthys presentaron un nivel de divergencia endogrupal inferio,r comparado con el nuevo género Nosferatu; las reconstrucciones filogenéticas mostraron una resolución pobre, y ninguna especie se recuperó como monofilética. Además, discernimos que los verdaderos Herichthys son jóvenes comparados con el nuevo género Nosferatu (~1 Ma, 0.5-2 Ma, 95% HPD).

Nuevo género Nosferatu Especie tipo. Nosferatu pame, designación original Diagnosis. Difiere de Herichthys en las siguientes medidas: cuerpo menos alto (media 41%, SD 2% vs. media 45%, SD 2%); base de aleta dorsal más corta (media 55%, SD 2% vs. media 58%, SD 2%); base de aleta anal más corta (media 22%, SD 2% vs. media 24%, SD 2%); origen de aleta dorsal a origen de aleta anal más corto (media 51%, SD 3% vs. media 55%, SD 2%); base de aleta posdorsal a origen de aleta anal más corto (media 33%, SD 3% vs. media 36%, SD 3%), entre otras. La aleta dorsal comprimida raramente se expande más allá del tercio anterior de la aleta caudal. Un ciego intestinal alargado, elástico y liso (que no se presenta en Herichthys) se adhiere al estómago saccular. El género se distingue de la mayoría de los otros géneros de Heroines por las siguientes 78

sinapomorfías: pigmentación reproductiva: oscurecimiento del área ventral, y se extiende sobre los orificios nasales, series operculares o aletas pectorales. Todos con marcas rojas o moradas en la axila de la aleta pectoral, excepto N. bartoni. Dientes anteriores ordenados regularmente, bien espaciados, cónicos, unicúspides, pronunciadamente recurvados y puntiagudos, con implantación erecta; con transición a la prolongación en el tamaño del par de dientes con sínfisis en relación con los otros dientes en la fila exterior de la mandíbula superior, evocativo a los del vampiro Nosferatu (por tanto = dientes Nosferatuformes); y un par menos desarrollado en la mandíbula inferior. Dientes posteriores pequeños y puntiagudos, pocas o ninguna fila posterior de dientes diminutos en la mandíbula superior; los dientes en las mandíbulas son cónicos, recurvados, bien espaciados y puntiagudos; la fila frontal anterior se ordena irregularmente, recurvada y puntiaguda (frecuentemente gastados en especímenes más viejos). Distribución geográfica. Vertiente atlántica en Veracruz, Hidalgo, Querétaro y Tamaulipas, en la cuenca del río PánucoTamesí; sistema lagunar de San Andrés, incluyendo los sistemas del río Tigre y Tamiahua y sus tributarios: los ríos Cucharas y Naranjos. Composición de especies. Nosferatu molango, N. pame, N. pratinus, N. bartoni, N. labridens, N. pantostictus, y N. steindachneri. Herichthys Baird & Girard, 1854 Especie tipo. Herichthys cyanoguttatus Baird y Girard, 1854. Diagnosis. Difiere del nuevo género Nosferatu en que la marca roja/morada en la axila de la aleta pectoral está ausente, y la aleta dorsal comprimida se extiende más allá del tercio frontal de la aleta caudal (para la morfométrica comparativa (ver nuevo género Nosferatu en la sección previa). El género se distingue de la mayoría de otros Heroine por las siguientes sinapomorfías: seis a siete barras verticales en el flanco, con una serie de manchas oscuras abajo de la línea lateral que componen las marcas principales. Pigmentación reproductiva: oscurecimiento de la mitad posterior y las áreas anteroventrales no se extienden sobre los orificios nasales, series operculares y aletas pectorales. Dientes anteriores estrechamente espaciados, espatulados, bicúspides o ligeramente bicúspides, o una mezcla entre bicúspides y cónicos desafilados, con una curvatura derecha, con longitudes sin diferencia entre las mandíbulas superior e inferior, excepto en H. minckleyi. Distribución geográfica. Ríos en la vertiente atlántica de México y Texas, norte de PDM, incluye: Santa Ana, Misantla, CIENCIA UANL / AÑO 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

MAURICIO DE LA MAZA B., CLAUDIA PATRICIA ORNELAS G., MARÍA DE LOURDES LOZANO V., MARÍA ELENA GARCÍA R., IGNACIO DOADRIO

Nautla, Solteros, Tecolutla, Tenixtepec, Cazones, Pantepec, Pánuco, Soto la Marina, San Fernando, Bajo río Bravo, río Nueces en Texas y Cuatro Ciénegas; ausente en el río Conchos. Composición de especies. H. deppii, H. tepehua n. sp., H. carpintis, H, tamasopoensis, H. cyanoguttatus, H. teporatus, y H. minckleyi. DISCUSIÓN El análisis molecular y morfológico apoya que el nuevo género Nosferatu es distinto del verdadero Herichthys. Los resultados coinciden con la interpretación de De la Maza3 del grupo labridens = nuevo género Nosferatu conformado con N. steindachneri (restringido al río Tamasopo), N. labridens (restringido a Media Luna y sus alrededores), N. pratinus (restringido a río el Salto, aguas arriba de las cascadas de Micos), N. pame (restringido al río Tamasopo), el polimórfico N. pantostictus que incluye un número de formas lóticas y lénticas parapátricas que habitan los tramos inferiores de la cuenca del río Pánuco-Tamesí y los sistemas de lagunas costeras de Tamiahua y San Andrés, y N. molango (restringido a Laguna Azteca). Esta última especie puede corresponder al fenómeno de contacto secundario36 entre ambos géneros, ya que N. molango expuso afinidad de ADN mitocondrial con los verdaderos Herichthys. Además, estudios filogenéticos, particularmente el uso de ADN nuclear, son necesarios para clarificar su estado taxonómico. Se han hecho hipótesis con base en similitudes morfológicas entre ambas especies,37,38 que N. pame y N. steindachneri evolucionaron simpátricamente, y se infirió que éstos fueron análogos al polimórfico H. minckleyi en la cuenca de Cuatro Ciénegas.37 Además, Artigas38 afirmó, con base en distribuciones de las dos especies, que N. pame se encuentra aguas arriba de las cascadas del río Tamasopo, mientras que N. steindachneri no, que N. pame es la especie ancestral de ambas. Los verdaderos Herichthys incluyen ahora siete especies diagnosticables morfológicamente distintas: H. deppii (restringido a la cuenca del río Nautla-Misantla) y el alopátrico H. tepehua n. sp. (restringido a los sistemas de ríos Pantepec, Cazones, Tenixtepec, Tecolutla y Solteros); H. carpintis que incluye un número de formas lóticas y lénticas parapátricas que habitan la cuenca del río Pánuco-Tamesí, excepto en el río Tamasopo, y los sistemas de lagunas de Tamiahua y San Andrés; H. tamasopoensis (restringido al Río Tamasopo); H. teporatus restringido al río Soto la Marina; H. cyanoguttatus que incluye un número de formas alopátricas que habitan el CIENCIA UANL / AÑO 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

río San Fernando, el río Bravo y los ríos adyacentes del sureste de Texas; y el polimórfico H. minckleyi (endémico al valle de Cuatro Ciénegas). Nuestro tiempo de divergencia, estimado a través del TMVB, es de ~7 Ma (~5-11 Ma 95% HPD) para el grupo madre (Herichthys + Nosferatu) de su clado hermano, y corresponde con la formación del Macizo Chiconquiaco-Palma Sola. El Macizose localiza entre el Golfo de México y la Sierra Madre Oriental (SMO). Es parte de la Provincia Alcalina Oriental (PAOM), un cinturón volcánico que se extiende 2000 km en dirección NNO-SSE, desde el norte de Coahuila a Palma Sola, Veracruz, a lo largo de los planos costeros del GDM39,40 e intersecta el TMVB en el Macizo ChiconquiacoPalma Sola (6.9-3.2 Ma) en el centro de Veracruz.39- 41 El cambio climático en los últimos 4 millones de años incluye el fin del periodo templado (5-3 Ma) e intensificación significativa de glaciaciones en el hemisferio norte ~2.75 Ma.7 Mayores precipitaciones invernales con condiciones significativamente más frescas y húmedas que hoy, las cuales prevalecieron al norte de México durante el Pleistoceno y el Holoceno temprano. Las secuencias glaciares cuaternarias en el centro de México indicaron que hubo al menos cinco avances glaciares a finales del Pleistoceno y Holoceno temprano.8,9 Supongamos que estos eventos devastaron las poblaciones cíclidas al norte del paralelo 24N y posiblemente más al sur, excepto por los refugios localizados en manantiales templados, como Cuatro Ciénegas. En un estudio reciente,42 se dató como 5.6 Ma el evento cladogenético que creó a H. minckleyi. Nuestro análisis de historia demográfica de los verdaderos Herichthys expuso una contracción durante el Pleisteoceno inferior que coincide con algunos de los avances glaciares en Norteamérica durante este periodo. Estos avances habrían forzado la contracción de intervalo para Herichthys (excepto H. minckleyi, el cual permaneció en las aguas templadas de Cuatro Ciénegas) a la cuenca del río Pánuco, mientras el clima se deterioraba. En tiempos más recientes, alrededor de 65,000 años atrás, algunas poblaciones de Herichthys se hubieran expandido una vez más desde el río Pánuco y reinvadido los ríos al norte. RESUMEN El género Herichthys, considerado como representativo monofilético de los cíclidos neotropicales al noreste de México y el sur de Texas, se distribuye sobre un área con intrincada historia geológica y climática, y afecta la diversificación temporal y espacial al norte del Eje Volcánico Transversal de 79

FILOGEOGRAFÍA (HERICHTHYS, PERCIFORMES: CICHLIDAE), NUEVOS: GÉNERO (NOSFERATU) Y ESPECIE H. TEPEHUA

México. Se realizó una reconstrucción filogenética evolutiva con un fragmento del gen mitocondrial Cox1. Se evaluó la morfología y su correspondencia con la diferenciación molecular, sugiriendo un escenario biogeográfico basado en un reloj molecular e historia demográfica. Se describió un nuevo género (Nosferatu: Nosferatu pame, N. molango, N. pratinus, N. bartoni, N. labridens, N. pantostictus y N. steindachneri), y una especie Herichthys tepehua. Palabras clave: Nosferatu, Herichthys, Cox1, Filogenia, Filogeografía.

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ABSTRACT The genus Herichthys is considered the representative of the monophyletic Neotropical cichlids in northeastern Mexico and southern Texas. It is spread over an area characterized by an intricate geological and climatic history, which affected the temporal and spatial diversification north of the Transversal Volcanic Axis of Mexico. An evolutionary phylogenetic reconstruction was performed using a fragment of mitochondrial Cox1 gene. Morphology and their correspondence with the molecular differentiation was assessed; a biogeographical scenario based on a molecular clock and demographic history was suggested. In addition, a new genus (Nosferatu: Nosferatu pame, N. molango, N. pratinus, N. bartoni, N. labridens, N. pantostictus y N. steindachneri) and a species Herichthys tepehua were decribed.

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Keywords: Nosferatu, Herichthys, Cox1, Phylogeny, Phylogeography.

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13. 14.

15. 16.

18.

REFERENCIAS 1.

McMahan, C.D., A.D. Geheber & K.R. Piller, 2010. Molecular systematics of the enigmatic Middle American genus Vieja (Teleostei: Cichlidae). Molecular Phylogenetics and Evolution 57: 293-300. Concheiro-Pérez, G.A., I. Oldlich, G. Ortí, E. Bermingham, I. Doadrio & R. Zardoya, 2006. Phylogeny and biogeography of 91 species of heroine cichlids (Teleostei: Cytochrome b gene). Molecular Phylogenetics and Evolution 43: 91-110. De la Maza-Benignos, M. & M.L. Lozano-Vilano, 2013. Description of three new species of the genus Herichthys (Perciformes: Cichlidae) from eastern Mexico, with redescription of H. labridens, H. steindachneri, and H. pantostictus. Zootaxa 3734: 101-129. v v Rícan, O., R. Zardoya & I. Doadrio, 2008. Phylogenetic relationships of Middle American cichlids (Cichlidae, Heroini) based on combined evidence from nuclear genes, mtDNA, and morphology. Molecular Phylogenetics and Evolution 49: 941957. Martin, A.P. & E. Bermingham, 1998. Systematics and evolution

19. 20.

21. 22. 23. 24. 25.

of Lower Central American Cichlids inferred from analysis of Cytochrome b gene sequences. Molecular Phylogenetics and Evolution 9: 192-203. López-Fernández, H., K.O. Winemiller & R.L. Honeycutt, 2010. Multilocus phylogeny and rapid radiations in Neotropical cichlid fishes (Perciformes: Cichlidae). Molecular Phylogenetics and Evolution 55: 1070-1086. Ravelo, A.C., D.H. Andreasen, M. Lyle, A. Olivarez-Lyle & M.W. Wara, 2004. Regional climate shifts caused by gradual global cooling in the Pliocene epoch. Nature 429: 263-267. Metcalfe, S.E., S.L. O’Hara & M. Caballero. 2000. Late Quaternary climate change in Mexico. Quaternary Science Reviews 19: 699-721. Metcalfe, S.E., 2006. Late Quaternary environments of the northern deserts and Central Transvolcanic Belt of Mexico. Annals of the Missouri Botanical Garden 93: 258-273. Kullander, S.O., 2003. Check List of the Freshwater Fishes of South and Central America. In Reis, E., S. O. Kullander & C. J. Ferraris (eds), Check List of the Freshwater Fishes of South and Central America. EdiPUCRS, Porto Alegre: 635-636. Miller, R.R., W.L. Minckley & S.M. Norris, 2005. Freshwater fishes of Mexico. Museum of Zoology, University of Michigan/ University of Chicago Press, Ann Arbor, MI/ Chicago, IL: 490 pp. Semarnat 2010 (Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales). Norma Oficial Mexicana NOM-059-ECOL-2001, protección ambiental-especies nativas de México y de flora y fauna silvestres-categorías de riesgo y especificaciones para su inclusión, exclusión o cambio lista de especies en riesgo. Álvarez, J., 1970. Peces mexicanos (claves). Servicio de Investigaciones Pesqueras Nacional. Instituto Nacional de Investigaciones Biológicas, México: 166 pp. Taylor, J.N. & R.R. Miller. 1983. Cichlid fishes (Genus Cichlasoma) of the Rio Panuco Basin, Eastern Mexico, with description of a new species. Museum of Natural History, University of Kansas, Kansas 104: 1-24. Snoeks, J. 1994. The Haplochromines (Teleostei, Cichlidae) of Lake Kivu (East Africa). Annales-Muse´e Royale de l’Afrique Centrale. Sciences Zoologiques 270: 1-221. Chakrabarty, P. 2007. A Morphological Phylogenetic Analysis of Middle American Cichlids with Special Emphasis on the Section ‘Nandopsis’ sensu Regan, Vol. 198. Misc. Pub., Museum of Zoology, University of Michigan, Ann Arbor, MI: 1-31. Elliott, N.G., K. Haskard & J.A. Koslow, 1995. Morphometric analysis of orange roughy (Hoplostethus atlanticus) off the continental slope of southern Australia. Jour. of Fish Biol. 46: 202-220. Ruiz-Campos, G., F. Camarena-Rosales, A. Varela-Romero, S. Sánchez-Gonzáles & J. De la Rosa-Vélez, 2003. Morphometric variation of wild trout populations from northwestern Mexico (Pisces: Salmonidae). Reviews in Fish Biology and Fisheries 13: 91-110. Sambrook, J., E. Fritsch & T. Maniatis, 1989. Molecular Cloning: A Laboratory Manual. Cold Spring Laboratory, New York. Tamura, K., D. Peterson, N. Peterson, G. Stecher, M. Nei & S. Kumar, 2011. MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods. Molecular Biology and Evolution 28: 27312739. Posada, D., 2008. jModelTest: phylogenetic model averaging. Molecular Biology and Evolution 7: 1253-1256. Librado, P. & J. Rozas. 2009. DnaSP v5: a software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data. Bioinformatics 25: 1451-1452. Bandelt, H.J., P. Forster & A. Rohl. 1999. Median-joining networks for inferring intraspecific phylogenies. Molecular Biology and Evolution 16: 37-48. Huelsenbeck, J.P. & F. Ronquist. 2001. MrBayes: Bayesian inference of phylogeny. Bioinformatics 17: 754-755. Rambaut, A. & A. Drummond, 2007. Tracer [computer program].

CIENCIA UANL / AÑO 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

MAURICIO DE LA MAZA B., CLAUDIA PATRICIA ORNELAS G., MARÍA DE LOURDES LOZANO V., MARÍA ELENA GARCÍA R., IGNACIO DOADRIO

26. 27.

28.

29. 30.

31.

32. 33.

34. 35.

http://tree.bio.ed.ac.uk/software/tracer. Drummond, A. & A. Rambaut. 2007. BEAST: Bayesian evolutionary analysis by sampling trees. BMC Evolutionary Biology 7: 214. Shapiro, B., A. Rambaut & A.J. Drummond. 2006. Choosing appropriate substitution models for the phylogenetic analysis of protein-coding sequences. Molecular Biology and Evolution 23: 7-9. Murphy, W. J., J.E. Thomerson & G.E. Collier. 1999. Phylogeny of the Neotropical killifish family Rivulidae (Cyprinodontiformes, Aplocheiloidei) inferred from mitochondrial DNA sequences. Molecular Phylogenetics and Evolution 13: 289-301. Mateos, M., O. I. Sanjur & R. C. Vrijenhoeck. 2002. Historical biogeography of the live bearing fish genus Poeciliopsis (Poeciliidae: Cyprinodontiformes). Evolution 56: 972-984. Perdices, A., E.A.M. Bermingham & I. Doadrio. 2002. Evolutionary history of the genus Rhamdia (Teleostei: Pimelodidae) in Central America. Molecular Phylogenetics and Evolution 25: 172-189. Perdices, A., I. Doadrio & E.A.M. Bermingham. 2005. Evolutionary history of the synbranchid eels (Teleostei: Synbranchidae) in Central America and the Caribbean islands inferred from their molecular phylogeny. Molecular Phylogenetics and Evolution 37: 460-473. Doadrio, I. & O. Domínguez. 2004. Phylogenetic relationships within the fish family Goodeidae based on cytochrome b sequence data. Molecular Phylogenetics and Evolution 31: 416-430. Doadrio, I. & A. Perdices, 2005. Phylogenetic relationships among the Ibero-African cobitids (Cobitis, cobitidae) based on cytochrome b sequence data. Molecular Phylogenetics and Evolution 37: 484493. Hrbek, T., J. Seckinger & A. Meyer. 2007. A phylogenetic and biogeographic perspective on the evolution of poeciliid fishes. Molecular Phylogenetics and Evolution 43: 986-998. Ornelas-García, C.P., O. Dominguez-Dominguez & I. Doadrio.

CIENCIA UANL / AÑO 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

36. 37.

38. 39.

40.

41. 42.

2008. Evolutionary history of the fish genus Astyanax Baird & Girard (1854) (Actinopterygii, Characidae) in Mesoamerica reveals multiple morphological homoplasies. BMC Evolutionary Biology 8: 340. Nosil, P., L. Harmon & O. Seehausen. 2009. Ecological explanations for (incomplete) speciation. Trends in Ecology & Evolution 24: 145-156. Kornfield, I. & J.N. Taylor. 1983. A new species of polymorphic fish Cichlasoma minckleyi, from Cuatro Ciénegas, México (Teleostei: Cichlidae). Proceedings of the Biological Society of Washington 96: 253-269. Artigas-Azas, J. M., 2006. Herichthys steindachneri. Cichlid News 15: 15-22. Ferrari, L. T., M. Tagami, M. Eguchib & M. T. Orozco-Esquivela. 2005. Geology, geochronology and tectonic setting of late Cenozoic volcanism along the southwestern Gulf of Mexico: The Eastern Alkaline Province revisited. Journal of Volcanology and Geothermal Research 146: 284-306. Avto, G., A.M. Petronille, B. Henry, L.A. Valdivia, J. Morales & J. Urrutia-Fucugauchi. 2007. Paleomagnetism of the Eastern Alkaline Province (Mexico): contribution to the time-averaged field global database and geomagnetic instability time scale. Earth Planets Space 59: 775-783. Vasconcelos-Fernández, J.M. & J.A. Ramírez-Fernández. 2004. Geología y petrología del complejo volcánico de Villa Aldama, Tamaulipas. Ciencia 7: 40-44. R1´can, O., L. Pialek, R. Zardoya, I. Doadrio & J. Zrzavy. 2012. Biogeography of the Mesoamerican Cichlidae (Teleostei: Heroini): colonization through the GAARlandia land bridge and early diversification. Journal of Biogeography: 1-15. Recibido: 23/09/15 Aceptado: 23/10/15

Desarrollo de un proceso libre de cianuros para la electrodeposición de películas de cobre-zinc con aplicaciones en la producción de hidrógeno y latón comercial J.C. BALLESTEROS*, L.M. TORRES MARTÍNEZ, I. JUÁREZ RAMÍREZ, C. GÓMEZ SOLÍS, A.M. HUERTA FLORES

Las aleaciones de cobre-zinc, como el latón, se emplean ampliamente en nuestra vida cotidiana. Los latones son aleaciones binarias de cobre y zinc, en las cuales el contenido de Zn varía entre 10 y 42% en masa. Cuando el contenido de éste es mayor a 46%, sólo se consideran como aleaciones de cobre-zinc. El latón, con un color amarillo brillante, por su gran parecido al oro, se aplica en bisutería y en elementos decorativos, así como para promover la adherencia entre el acero y el caucho. Los latones pueden ser electrodepositados sobre una variedad de superficies metálicas, pero en la práctica se realiza principalmente sobre zinc, acero, níquel y aluminio. Comercialmente, los recubrimientos decorativos de latón son electrodepositados sobre sustratos metálicos en forma de capas delgadas, con un espesor de alrededor de 5 µm a partir del uso de cianuros.1,2 En la bibliografía3-9 se ha reportado que para el sistema cobre-zinc la formación de los compuestos intermetálicos CuZn5 y Cu5Zn8, corresponden con la fase-γ; sin embargo, esta fase se ha reportado a partir de la formación de latones por métodos metalúrgicos. Las desventajas industriales del uso de cianuros es el alto costo en el tratamiento de los efluentes, generación de lodos tóxicos, pago excesivo de multas por impacto a la flora y fauna. La sustitución de los cianuros de este tipo de baños debe ser una alternativa que facilite el tratamiento de los efluentes y sea capaz de eliminar los gases tóxicos y lodos residuales peligrosos. Entre las alternativas propuestas para la sustitución de los cianuros de los baños electrolíticos alcalinos para electrodepositar latón,1-6 se encuentran principalmente el uso de tartratos, citratos, amoniaco, EDTA, glicerol, * Universidad Autónoma de Nuevo León, FIC. Contacto: jballesteros_pacheco@yahoo.com.mx

trietanolamina, tiousulfatos, pirofosfatos, entre otros. Sin embargo, ningún baño no cianurado se ha aplicado comercialmente, debido a que cada una de estas alternativas tiene desventajas comparadas con los baños cianurados. Otro de los agentes complejantes utilizados en los últimos años es la glicina, la cual se ha usado para la electrodeposición de aleaciones Zn-Ni, Cu-Co y Zn-Co.10-18 Estos estudios han mostrado que los recubrimientos obtenidos a partir de soluciones alcalinas que contienen a la glicina como agente complejante son de alta calidad, los cuales presentan potencialidad para aplicarse a nivel industrial. Además de que no existen reportes sobre el uso de la glicina para la electrodeposición de CuZn en medio alcalino, por lo que este resultado representa un área de oportunidad. Las investigaciones actuales sobre la producción, almacenamiento y el uso de hidrógeno como combustible o como portador de energía se realizan en varios laboratorios alrededor del mundo. Algunas de ellas están enfocadas en la síntesis de nuevos materiales electrocatalizadores, que puedan servir en la producción de hidrógeno a partir de la electrólisis del agua, o en celdas de combustible, así como de materiales que puedan utilizarse en el almacenamiento químico de hidrógeno.19-21 Los materiales que se consideran buenos candidatos como electrocatalizadores para la reacción de evolución de hidrógeno (REH) son los metales Pt, Ir, Ru, etc., sin embargo, su alto costo y poca abundancia natural ha provocado la búsqueda de nuevos materiales. De esta manera, el Ni y sus aleaciones son los electrocatalizadores más importantes ampliamente estudiados y aplicados como electrocatalizadores con altas actividades, buena estabilidad química y bajo costo.22-25 Una de las estrategias para incrementar la actividad electrocatalítica de estos materiales con base en níquel ha sido la combinación con metales como Co, Fe, Mo, W, La, 26-28 NiFe, 29-31 NiMo,29,32,33 NiW,29,34,35 NiLa.36-38 CIENCIA UANL / AÑO 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

J.C. BALLESTEROS, L.M. TORRES MARTÍNEZ, I. JUÁREZ RAMÍREZ, C. GÓMEZ SOLÍS, A.M. HUERTA FLORES

En otros estudios se ha reportado la aplicación de compuestos intermetálicos, como buenos electrocatalizadores para diversas reacciones electroquímicas.38 Las características que han mostrado los compuestos intermetálicos son alta durabilidad y electroactividad en su desempeño como catalizadores para las reacciones de evolución de oxígeno, hidrógeno y oxidación de compuestos orgánicos, entre otros.39-41 En este proyecto de investigación se pretende realizar la electrodeposición de latón o compuestos intermetálicos sobre sustratos metálicos de níquel, variando las condiciones en las cuales se llevó a cabo el electrodepósito. METODOLOGÍA Electrodeposición de Cu-Zn El proceso de electrodeposición de Cu-Zn se llevó en una celda electroquímica convencional de tres electrodos. El electrodo de trabajo usado en la experimentación fue un disco de níquel (99.99% Sigma-Aldrich) pulido a espejo, el cual se montó sobre un electrodo rotatorio de la marca Tacussel. El electrodo de referencia está destinado a la medición del potencial del electrodo de trabajo. El electrodo de referencia utilizado fue el calomel saturado con KCl (ECS). Como contraelectrodo se utilizó una barra de grafito. Los experimentos se controlaron con un potenciostato/galvanostato marca AUTOLAB302N, el cual se encontraba acoplado a una computadora para el control de los experimentos electroquímicos. La adquisición de datos y las técnicas electroquímicas se condujeron a través del software Nova 1.10. Los reactivos químicos utilizados en la preparación de estas soluciones electrolíticas fueron de grado reactivo (SigmaAldrich): CuCl2•2H2O, ZnCl2•2H2O, Glicina y KOH. Las soluciones electrolíticas utilizadas se muestran en la tabla I. La electrodeposición de cobre y zinc en la celda electroquímica de dos electrodos se llevó a cabo sobre una placa de

Tabla I. Soluciones electrolíticas empleadas en la electrodeposición de Cu-Zn.

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acero AISI-1018, previamente niquelada a partir del baño watts clásico. La composición del baño watts utilizado fue 1.52 M NiSO4•7H2O + 0.25 M NiCl2•6H2O + 0.73 M H3BO3. Las condiciones para realizar la electrodeposición fueron 50°C de temperatura, agitación mecánica, ánodo de níquel, pH = 3 y una densidad de corriente de 5 A cm-2. Caracterización electroquímica de los recubrimientos Cu-Zn en medio alcalino Las técnicas electroquímicas empleadas para el estudio de la codeposición electroquímica de cobre y zinc sobre substratos de níquel consisten en voltamperometría lineal y cíclica (acopladas a electrodo de disco rotatorio), métodos de pulso de potencial y métodos de corriente controlada. Caracterización estructural y morfológica de los recubrimientos Cu-Zn obtenidos en medio alcalino La caracterización de los compuestos obtenidos se efectuó mediante análisis topográfico, microscopía electrónica de barrido (MEB) y difracción de rayos-X (DRX). RESULTADOS Y DISCUSIÓN Evaluación electroquímica del uso de la glicina como agente complejante para la electrodeposición de Cu-Zn Mediante el análisis del estudio electroquímico fue posible determinar los potenciales de electrodeposición de los recubrimientos de Cu-Zn en cada uno de los sistemas desarrollados. Los voltamperogramas correspondientes a la electrodeposición de Cu-Zn sobre el electrodo de níquel se muestran en la figura 1. Las curvas (a), (b) y (c) se obtuvieron a partir de las soluciones S0, S1 y S2, respectivamente. Las flechas verticales en la figura 1 indican las posiciones de los potenciales de equilibrio de los pares redox CuG2/Cu, H+/H2 y (ZnG3-)/Zn calculados en el estudio termodinámico. Durante el barrido de potencial en dirección negativa es posible notar que todos los voltamperogramas presentan las siguientes características: una corriente catódica despreciable se observa a partir de EOCP (H•-0.52 V) hasta -0.65 V, lo cual indica que no existe reacción electroquímica en esta región de potencial. Al continuar con el barrido de potencial en dirección negativa es posible observar la aparición de tres picos catódicos, A, B y C, con valores de potencial de pico en aproximadamente -0.74 V, -1.25 V y -1.65 V, respectivamente (este 83

DESARROLLO DE UN PROCESO LIBRE DE CIANUROS PARA LA ELECTRODEPOSICIÓN DE PELÍCULAS DE COBRE-ZINC

solución tendrá un alto valor de eficiencia en la corriente catódica.

A' C ''

20 -2

i, m A c m

(c ) (b )

-2 0

Evaluación a escala semipiloto de los recubrimientos de Cu-Zn para el sector industrial de la galvanoplastia

(a )

-4 0 -

Z nG 3 /Z n

-6 0

H /H 2

C uG 2 /C u

C -1 .8

-1 .6

-1 .4

-1 .2

-1 .0

-0 .8

-0 .6

-0 .4

-0 .2

0 .0

0 .2

E , V /S C E

Fig. 1. Voltamperogramas típicos obtenidos sobre el electrodo de níquel a partir de las soluciones: (a) S0, (b) S1 y (c) S2. La velocidad de barrido fue de 10 mV s-1.

valor depende de la composición de la solución). Un análisis comparativo entre los resultados mostrados en la figura 1 sugiere que el pico A se asocia con la electrodeposición de cobre a partir de CuG 2 a Cu(0), y el pico B con la electrodeposición de Cu y la aleación Cu-Zn rica en cobre. En la bibliografía se ha reportado46 que el depósito de Zn puede ocurrir a potenciales más positivos con respecto al potencial de equilibrio del par redox ZnG3-/Zn(0), el cual se conoce como depósito a subpotencial (UPD), en el que este pico se asocia con la deposición Zn UPD; sin embargo, en la figura 1 se observa que este pico inicia en valores de potencial más positivos que el valor reportado en la bibliografía.46 Este desplazamiento de potencial puede asociarse a diferentes factores como (1), diferentes substratos donde se lleva a cabo el proceso de Zn UPD, (2) la presencia de los iones Cu2+ y el aumento de la concentración de iones cloruro y moléculas de glicina en solución. Resultados similares han reportado Juskenas et al.47 y Carlos et al.,48 durante la electrodeposición de la aleación Cu-Zn en medio alcalino. En adición, importa mencionar que los picos A y B no fueron significativamente afectados por la composición de las soluciones, como se observa en la figura 1. El pico C puede atribuirse con la formación de aleaciones Cu-Zn, con diferentes fases ricas en Zn o depósito masivo de Zn.49,50 También es posible observar que la forma creciente de la corriente catódica para potenciales más negativos que 1.60 V puede asociarse con la reacción de evolución de hidrógeno (REH) (ver curvas (a) y (b)). Sin embargo, la curva (c) muestra un comportamiento opuesto para la corriente catódica, la cual disminuye para potenciales más negativos que -1.60 V, como resultado de incrementar la concentración de zinc tanto en solución como en el depósito. La curva c en la figura 1 indica un efecto de inhibición de la reacción REH, la cual implicará que el proceso de electrodeposición a partir de la 84

En el sector industrial es común que los recubrimientos de latón se obtengan a corriente constante, por lo que electrodepósitos de la aleación Cu-Zn a corriente controlada se obtuvieron en una celda de placas paralelas a partir de la soluciones S0, S1 y S2. Los recubrimientos se obtuvieron sobre placas de acero AISI 1018 previamente niqueladas con un baño comercial tipo watts, con una área geométrica de 6 cm2. Las condiciones de depósito electrolítico de Cu-Zn fueron a corriente constante en el rango 15-60 mA cm-2, durante 300 segundos bajo agitación, en una celda electrolítica de 300 mL, en un arreglo de dos electrodos con un ánodo de latón comercial. La figura 2 muestra una fotografía donde es posible comparar la coloración de los recubrimientos de Cu-Zn obtenidos a partir de la solución S2. Es claro observar que para el rango de densidades de corriente estudiadas en este trabajo, una coloración dorada y homogénea se logró para los recubrimientos de Cu-Zn obtenidos bajo estas condiciones. Estos resultados son relevantes desde el punto de vista industrial, debido a que la uniformidad de la coloración de los recubrimientos es un factor clave para la aceptación de nuevos baños electrolíticos de latón. Es importante resaltar que cuando se utilizaron las soluciones S0 y S1 la coloración fue no uniforme. Aplicaciones de la fase intermetálica Cu-Zn como electrocatalizador para la producción de hidrógeno como vector energético Los recubrimientos de Cu-Zn obtenidos en condiciones potenciostáticas dentro de la celda de tres electrodos se ca-

Fig. 2. Recubrimientos de Cu-Zn obtenidos sobre placas de acero previamente niqueladas.

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J.C. BALLESTEROS, L.M. TORRES MARTĂ?NEZ, I. JUĂ REZ RAMĂ?REZ, C. GĂ&#x201C;MEZ SOLĂ?S, A.M. HUERTA FLORES

racterizaron con la tĂŠcnica de DRX. La figura 3 muestra los resultados de DRX de las pelĂculas de Cu-Zn obtenidas a partir de la soluciĂłn S1, los cuales corresponden con el compuesto intermetĂĄlico CuZn5 de acuerdo con la tarjeta JCPDS No. 35-1151. Adicionalmente, tambiĂŠn es posible detectar la presencia de seĂąales correspondientes al nĂquel metĂĄlico.

E = - 1 .5 5 V 5

C uZn

Ni Ni

compuesto intermetĂĄlico obtenido a -1.30 V mostrĂł mayor actividad electrocatalĂtica. Adicionalmente, los parĂĄmetros electrocinĂŠticos que se calcularon para la REH, considerando que esta reacciĂłn sigue el mecanismo Volmer-Heyrovsky,22, 23 son los siguientes: pendiente de Tafel (b, mV dec-1), corriente de intercambio (j0, mA cm-2) y coeficiente de transferencia de carga (a). Los resultados para el electrodo Cu-Zn (-1.30 V), Cu-Zn (-1.55 V) muestran que la pendiente de Tafel obtenida para estos materiales se ubica el rango de valores obtenidos para metales de transiciĂłn, los cuales se encuentran en el rango de 90-140 mV dec-1.22 CONCLUSIONES

Ni 5

C uZn

E = - 1 .3 0 V Ni

100

2 Î¸ , d e g re e s

Fig. 3. Difractogramas correspondientes a la electrodeposiciĂłn de compuestos intermetĂĄlicos de Cu-Zn a potenciales de (a) -1.55 V y (b) -1.30 V a partir de la soluciĂłn S1.

Los recubrimientos de Cu-Zn intermetĂĄlico se probaron como electrocatalizadores para la reacciĂłn de evoluciĂłn de hidrĂłgeno con una soluciĂłn 0.1 M NaOH. La tĂŠcnica empleada fue voltamperometrĂa lineal, a una velocidad de barrido de 3 mV s-1. La figura 4 muestra las curvas de polarizaciĂłn obtenidas para los tres materiales electrocatalĂticos, y en ella se observa que ambos compuestos intermetĂĄlicos Cu-Zn presentan mejor actividad electrocatalĂtica que el nĂquel. Sin embargo, el

Las aportaciones principales de este trabajo son la obtenciĂłn por primera vez de electrocatalizadores intermetĂĄlicos con base en Cu-Zn, los cuales mostraron elevada actividad para la reacciĂłn de evoluciĂłn de hidrĂłgeno. Los resultados son comparables con los mejores materiales electrocatalĂticos, con base en metales de transiciĂłn. La estabilidad quĂmica de estos compuestos intermetĂĄlicos es otra ventaja que los torna potencialmente competitivos y susceptibles de escalarse a nivel de planta piloto para electrocatalizadores comerciales. La segunda aportaciĂłn de esta investigaciĂłn se relaciona con el uso de glicina como agente complejante eficaz para sustituir a los cianuros de las soluciones electrolĂticas utilizadas para el latonado electrolĂtico de calidad comercial. Los resultados muestran que en condiciones de corriente constante fue posible obtener recubrimientos Cu-Zn, con un color de gran parecido a los recubrimientos comerciales. RESUMEN

( 9

A B C

&XUYDV

ORJ M

Fig. 4. Curvas de polarizaciĂłn catĂłdicas para la REH obtenidas a una velocidad de barrido de 2 mV s-1 a partir de una soluciĂłn acuosa 0.1 M NaOH usando como electrocatalizador los compuestos intermetĂĄlicos CuZn5 obtenidos a potencial (a) -1.30 V, (b) -1.55 V y cobre electrodepositado (c) -0.70 V.

CIENCIA UANL / AĂ&#x2018;O 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

La presente investigaciĂłn muestra los resultados del desarrollo de un nuevo proceso electroquĂmico para obtener recubrimientos de cobre-zinc (Cu-Zn) por electrodeposiciĂłn a partir de una soluciĂłn electrolĂtica no cianurada, la cual contiene glicina como el nuevo agente complejante a pH = 10. Los resultados indican que dos fases cristalinas se electrodepositaron: el compuesto intermetĂĄlico Îľ-CuZn5 y latĂłn Îą-CuZn. Las aplicaciones de estos compuestos son en dos ĂĄreas: el Îľ-CuZn5 mostrĂł propiedades electrocatalĂticas para la reacciĂłn de evoluciĂłn de hidrĂłgeno, con actividad superior a la observada para nĂquel, y el caso de las pelĂculas con la fase Îą-CuZn mostrĂł una coloraciĂłn similar al latĂłn decorativo.

DESARROLLO DE UN PROCESO LIBRE DE CIANUROS PARA LA ELECTRODEPOSICIÓN DE PELÍCULAS DE COBRE-ZINC

Palabras clave: Recubrimientos Cu-Zn, Glicina, Hidrógeno, Aleaciones intermetálicas, Latón.

19.

ABSTRACT

21.

20.

22.

In the present work the results of the development of a novel electrochemical process to obtain copper-zinc coatings by electrodeposition through an electrolytic non-cyanide solution, which contains glycine as the new complex agent at pH = 10, are presented. The specific characteristics showed for each phase indicated that these can be applied as follows: εCuZn5 for hydrogen evolution reaction and α-CuZn as coating for decorative brass. Keywords: Cu-Zn coatings, Glycine, Hydrogen, Intermetallic compounds, brass. AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen el apoyo financiero para la ejecución de este trabajo, a través de los proyectos: INFRA-252753, CB-237049, Retención-239391 y UANL-CA-PIFI-2014.

23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32.

33. 34.

35.

REFERENCIAS 1. 2. 3.

4. 5. 6. 7. 8.

9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18.

J.R. Davis, Copper and Copper Alloys, ASM International Handbook, New York, (2001). A. Brenner, Electrodeposition of Alloys, Principles and Practice, Academic Press, New York-London (1963). Ramani Mayappan, Rosyaini A. Zaman, Zalina Z. Abidin, Alias Mohd N. Derman, Advanced Materials Research, 173 (2011) 9095. T.A Vagramyan, Z. A. Solov’eva, Technology of electrodeposition, Ed. Robert Drapper Ltd., Teddington (1961). M. Schlesinger, M. Paunovic, Modern Electroplating, John Wiley & Sons, Inc., New York (2000). Y. Fujiwara, H. Enomoto, J. Electrochem. Soc., 147, (2000), 1840. PPRC. Pollution prevention in Metal Finishing Plating. Pacific Northwest Pollution Prevention,(http://www.pprc.org)(1999). Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Toxicological profile for cyanide. (United States Public Health Service, 1989). <www.eco-usa/cyanide.html>. D. Page, S. Roy, J. Phys. IV, Colloq. (France) 7 (1997) 269. Y. Fujiwara, H. Enomoto, Surf. Coat. Technol. 35 (1988) 101. R.M. Krishnan, V.S. Muralidharan, S.R. Natarajan, Bull. Electrochem. 12 (1966) 274. Y. Fujiwara, H. Enomoto, Plat. Surf. Finish. 80 (1993) 52. K. Johansen, Plat. Surf. Finish. 88 (2001) 104. I. Rodríguez-Torres, G. Valentín, S. Chanel, F. Lapicque, Electrochim. Acta 46 (2000) 279-287. A.E. Mohamed, S.M. Rashwan, S.M. Abdel-Wahaab, M.M. Kamel, J. Appl. Electrochem. 33 (2003) 1085-1092. J.L. Ortiz-Aparicio, Y. Meas, G. Trejo, R. Ortega, T.W. Chapman, E. Chainet, P. Ozil, Electrochim. Acta 52 (2007) 4742-4751. S.M. Rashwan, Mat. Chem. Phys. 89 (2005) 192-204. F. Barbir, Energy, 34 (2009) 308–312.

36. 37.

38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51.

T.N. Veziroglu, F. Barbir, Int. J. Hydrogen Energy, 17 (1992) 391–404. M. Momirlan, T.N. Veziroglu, Renew. Sustain. Energy Rev., 6 (2002), 141–179. K. Zeng, D. Zhang, Prog. Energy Combust. Sci., 36 (2010), 307– 326. A. Lasia, W. Vielstich, A. Lamm, H.A. Gasteiger, Handbook of fuel cell technology, John Wiley and Sons Ltd., (2003). A. Lasia, A. Rami, J. Electroanal. Chem., 294 (1990) 123–141. A. Rami, A. Lasia, J. Appl. Electrochem., 22 (1992) 376–382. L.L. Chen, A. Lasia, J. Electrochem. Soc., 139 (1992) 3214– 3219. I. Herraiz-Cardona, E. Ortega, L. Vázquez-Gómez, V. Pérez-Herranz, Int. J. Hydrogen Energy, 36 (2011) 11578–11587. C. Lupi, A. Dell’Era, M. Pasquali, Int. J. Hydrogen Energy, 34 (2009) 2101–2106 I. Herraiz-Cardona, E. Ortega, V. Pérez-Herranz, Electrochim. Acta, 56 (2011), pp. 1308–1315 E. Navarro-Flores, Z. Chong, S. Omanovic, J. Mol. Catal. A Chem., 226 (2005) 179–197. R. Solmaz, G. Karda_´, Electrochim. Acta, 54 (2009) 3726– 3734. M.J. Giz, S.C. Benito, E.R. González, Int. J. Hydrogen Energy, 25 (2000) 621–626. N.V. Krstajic, V.D. Jovic, L. Gajic-Krstajic, B.M. Jovic, A.L. Antozzi, G.N. Martelli, Int. J. Hydrogen Energy, 33 (2008) 3676– 3687. G.S. Tasic, S.P. Maslovara, D.L. Zugic, A.D. Maksic, M.P.M. Kaninski, Int. J. Hydrogen Energy, 36 (2011) 11588–11595. R. Reshkov, M. Arnaudova, G. Avdeev, A. Zielonka, P. Jannakoudakis, A. Jannakoudakis, Int. J. Hydrogen Energy, 34 (2009) 2095–2100. M.A. Oliver-Tolentino, E.M. Arce-Estrada, C.A. Cortés-Escobedo, A.M. Bolarín-Miro, F. Sánchez-De Jesús, R. González-Huerta, J. Alloys Compd., 536 (2012) S245–S249. Q. Han, J. Chen, K. Liu, X. Li, X. Wei, Int. J. Hydrogen Energy, 29 (2004) 597–603. M.A. Domínguez-Crespo, A.M. Torres-Huerta, B. BrachettiSibajab, A. Flores-Vela, Int. J. Hydrogen Energy, 36 (2011) 135– 151. J.H. Westbrook and R.L. Fleisher Intermetallic Compounds. Principles and Practice, John Wiley and Sons, (1995). J. Jakšica, Lj.Vracãra, S.G.Neophytidesb and N.Krstajic, J. New Materials for Electrochemical Systems 7, 205-212 (2004). Sang-Heon Kim, Hansoo Kim and Nack J. Kim, Nature, 518 (2015) 77–79. Xiang Li, Li An, Xin Chen, Nanlin Zhang, Dingguo Xia, Weifeng Huang, Wangsheng Chu and Ziyu Wu, Scientific Reports, 3 (2013). F. Albert Cotton, Geoffrey Wilkinson, Carlos A. Murillo, Manfred Bochmann, Advanced Inorganic Chemistry, Wiley, 5th Ed., (1999). R.M. Smith, A.E. Martell, Critical Stability Constants, Plenum, New York (1989). D.D. Perrin, Stability Constants of Metal–ion Complexes, Pergamon, Oxford (1979). E.P. Serjeant, B. Dempsey, Ionization Constants of Organic Acids in Aqueous Solution, Pergamon, Oxford (1972). J.C. Ballesteros, E. Chainet, P. Ozil, G. Trejo, Y. Meas, Electrochim. Acta 56 (2011) 5443. R. Juskenas, V. Karpaviciene, V. Pakstas, A. Selskis, V. Kapocius, J. Electroanal. Chem. 602 (2007) 237. I.A. Carlos, M.R.H. de Almeida, J. Electroanal. Chem. 562 (2004) 153. Southampton Electrochemistry Group, Instrumental Methods in Electrochemistry, Ellis Horwood Ltd, Chichester, 1985. G. Gunawardena, G. Hills, I. Montenegro, J. Electroanal. Chem. 184 (1985) 357-369. V. D. Jovic, R.M. Zejnilovic, A.R. Despic, J.S. Stevanovic, J. Appl. Electrochem. 18 (1988) 511. CIENCIA UANL / AÑO 18, No. 76, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2015

J.C. BALLESTEROS, L.M. TORRES MARTÍNEZ, I. JUÁREZ RAMÍREZ, C. GÓMEZ SOLÍS, A.M. HUERTA FLORES

52. 53. 54.

J. Stevanovic, L.J. Skibina, M. Stefanovic, A. Despic, V.D. Jovic, J. Appl. Electrochem. 22 (1992) 172. J.C. Ballesteros, E. Chainet, P. Ozil, G. Trejo, Y. Meas, J. Electroanal. Chem. 645 (2010) 94. A. Milchev, E. Michailova, R. Lacmann, B. Müller-Zülow, Electrochim. Acta, 38 (1993) 535.

55. 56. 57.

A. Milchev, R. Lacmann, Electrochim. Acta, 40 (1995) 1475. Alexander Milchev, Emilia Michailova, Theodora Zapryanova, Electrochem. Commun. 6 (2004) 713. O. Díaz-Morales, J. Monstany, C. Borrás, B. R. Scharifker, J. Solid. State Electrochem. 17 (2013) 345. Recibido: 23/09/15 Aceptado: 23/10/15

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iMAGiNARiA

CUENTO

Los robots del hospital ZACARÍAS JIMÉNEZ

En Monterrey existió la primera clínica-hospital atendida por robots, pero el caso se ocultó durante mucho tiempo. Ubicada en lo que fue antes el Bar Frontera, contiguo a la Clínica Monterrey, en la avenida Padre Mier y Pino Suárez, funcionó hasta que un fatal incidente provocó su cierre. El director, Tiburcio Galicia Padua, había ido a especializarse a Japón en medicina y robótica, ahí le nació la idea de fundar el centro de salud atendido por androides, el cual sentó precedente en Latinoamérica. —Soy un hombre pobre, cierto –había dicho a su mujer, quien le recriminó y rechazó su proyecto–, pero si los pobres no cambiamos el mundo, nadie lo va a cambiar. Los ricos, no: están por debajo de las cosas y por encima de los hombres. —Olvídate de romanticismos, Tiburcio tiburón, ya se murió Santa Claus –le espetó su mujer, categórica–, primero está llenar la panza. —Ciertamente, si alguien tiene los pies sobre la tierra son ustedes las mujeres, pero entre más preparado el hombre gasta menos en lujos. Saldremos adelante, vieja, no se me achicopale. El caso es que Tiburcio, con ayuda de científicos japoneses, instaló los robots en la clínica, la cual trabajó

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tranquila y sin contratiempos, hasta que en una ocasión llegó un tipo enigmático y quizá el más amable de los pacientes, se pensó en un principio. Llegó un 24 de diciembre por la mañana, y cerca de las once de la noche vinieron a buscarlo unas personas, sus posibles familiares. Mentira, eran sus enemigos y el tipo en cuestión era nada menos que el capo Joaquín el Chapo Guzmán. Lo era. Los médicos lo habían visto tan desmejorado y tan desprotegido que pensaron que nomás se había venido con la bendición de su mujer; pero a la hora de pagar intuyeron que podría pagarles hasta la risa, si se reían bonito. Sus rivales llegaron como el ángel de la muerte, como el ladrón en la noche al destino de los hombres. Quizá eran policías o tan sólo emisarios del mal mayor. Eso lo sabían ellos, y basta. —No te la vas a acabar –le dijo uno de ellos–, y le puso la pistola en la cabeza. El Chapo sintió miedo, por unos instantes. Luego dijo, o creyó decir: “Jálale, pela’o”. Y aunque pudo darle un codazo en el estómago a su rival, de tal manera que éste cayó encima de una caja de pepsicolas, provocando que sólo una quedara incólume, aun así se quedaba indefenso. Los robots, conscientes de que no debían faltar

a su primera ley: “Un robot no hará daño a un ser humano o, por inacción, permitir que un ser humano sufra daño”, entraron en acción para salvar al Chapo. Uno de los tipos disparó a quemarropa tan sólo para deformarlos, pues los robots no se desplomaron como él esperaba. Algo parecido al Armagedón se vivió en Monterrey durante días, cuando el séptimo ángel derramó su copa por el aire; y salió una gran voz del templo del cielo, desde el trono, diciendo: “¡Hecho está!”. Que por qué esto y por qué aquello respondieron las autoridades ante la prensa y hasta con el Santo Niño de Atocha. El Chapo huyó del lugar, dejando a Tiburcio Padua el compromiso de explicar el motivo de su presencia en el lugar y por qué la clínica en su mayor parte era atendida por robots. Y cuando lo acusaron de amistad con el Chapo, él hubo de responder ante el Ministerio Público: “¿por qué habría de ser mi amigo si nunca hemos robado juntos?”.

Desactivaba a los doce androides, cuando su mujer, sintiéndose desatendida, le dio la cruel noticia: “Como siento que quieres más a tus monstruos que a mí, yo mejor me voy con mi mamá”. Y lo abandonó. Se llevó sus cosas, al perro, y hasta un osito de peluche que Tiburcio conservaba desde su infancia. II Aunque lo más grave del caso fue que, debido a su depresión, Tiburcio no evitó que tres androides huyeran del Hospital, sin dejar rastro (y aún peor: se habían humanizado más que los humanos). Quizá hoy vagan confundidos entre la gente por la ciudad de Monterrey. No sería nada extraño que algún lector los tuviera, astutos y silenciosos, a su lado como compañeros de trabajo, en el mercado, la biblioteca o en la oficina. Cosas de la vida… en Monterrey.

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ACUSE DE RECIBO JOSÉ ROBERTO MENDIRICHAGA

LA ESCUELA INCL UYENTE Y JUS TA INCLUYENTE JUST La escuela incluyente y justa. Antología comentada al servicio de los maestros de México Víctor Zúñiga (Comp.) Fondo Editorial de Nuevo León-Universidad de Monterrey, México, 2012

En recuerdo de Benjamín Morquecho Guerrero, maestro zacatecano No es precisamente un libro reciente; pero, dado lo valioso de su contenido, merece nueva o reiterativa reseña. La escuela incluyente y justa. Antología comentada al servicio de los maestros de México, de Víctor Zúñiga, quien realizó la compilación, la traducción y los comentarios de este libro que apareció bajo el signo del Fondo Editorial de Nuevo León y de la Universidad de Monterrey, tiene el valor de rescatar una serie de textos, mayormente de autores extranjeros, buscando su relación con nuestra realidad educativa mexicana. El libro contiene una introducción y, como capítulos: “Dinámicas de la exclusión e inclusión escolar”, “El fracaso escolar”, “Qué es una escuela incluyente”, “La escuela justa”, “Políticas de reconocimiento”, “Conclusión” y “Bibliografía-hemerografía”. Éste es su índice. Además de los textos antologados de los autores, se suma el comentario de su compilador, el sociólogo Víctor Zúñiga, director de Investigación y Extensión de la UDEM.

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El compilador agradece el trabajo de revisión de Laura Martínez y José Luis Solís, profesores UDEM; habla de la necesidad de cambiar ciertas creencias pedagógicas que deben superarse; busca transformar rutinas y hábitos escolares; desea restablecer los grandes ideales que refundaron la escuela mexicana después de la Revolución (José Vasconcelos y Moisés Sáenz), y agradece la generosidad de los autores que aparecen en la antología. I. Dinámicas. Para Juan Sánchez García, la exclusión es algo que ataca a los sujetos y sus relaciones sociales. Su análisis se sustenta en las tesis de Michel Foucault (las instituciones son instancias de poder) y se conecta con la teoría de la reproducción de Jean-Claude Passeron y Pierre Bourdieu. En tanto, Juan Carlos Tedesco afirma que hoy la justicia social pasa por la educación. Para el educador

chileno, quien fue invitado en 2008 a la UDEM por el recordado Manuel Sepúlveda Stuardo, la justicia en la escuela se mide por cuánta preocupación muestra ésta por el débil. Si aplico la misma ley a todos (meritocracia), soy injusto. II. ¿Fracasa el alumno, o fracasa la escuela? En el capítulo se incluyen tres textos. El primero es del propio Zúñiga, quien resume el curso que dio a maestros de las escuelas normales ‘Miguel F. Martínez’ y ‘Pablo Livas’, lo que va acompañado de estadísticas de retención escolar en la educación elemental de la SEP Nuevo León, para deducir que lo que se impone es el trabajo en equipo para atender, de manera especial, a los alumnos en riesgo de fracaso escolar (que equivale a fracaso familiar y social). El segundo texto es de Jean-Pierre Terrail, en el que deja de manifiesto que muchos jóvenes prefieren estudios técnicos que les permitan incorporarse rápidamente a la vida productiva, lo que los convierte en alumnos poco interesados en el modelo educativo formal. Y un tercer texto corresponde a Guadalupe Valdés, quien documenta la historia de varios alumnos latinos cuyas familias emigraron a los Estados Unidos, en él se destaca el trabajo de maestros que tomaron en cuenta a sus alumnos. III. Escuela incluyente. Inicia con la definición que hace Rosa Blanco de la integración educativa, la cual debe formar parte de una estrategia general cuya meta sea alcanzar una educación de calidad para todos. Viene luego un texto de Edmund Hamann y Víctor Zúñiga, quien resalta el valor de la bienvenida, que debe incluir la biografía del alumno. Un tercer trabajo, éste de los investigadores Edmund Hamann, Víctor Zúñiga y Juan Sánchez, documenta el caso de una alumna de secundaria en Monterrey, quien fue llevada a Chicago a los cuatro años de edad, pero que recuerda a maestros que la ayudaron en los EE.UU. Y un cuarto texto es de la autoría de Norma González, quien apunta que se puede lanzar el

discurso, pero no caminar el camino, donde los maestros también aprenden de los alumnos a través de la interrelación personal y de la conciencia de que hay fondos de conocimientos familiares, que tienen que ver con ecología, oficios, economía, medicina y religión. IV. La escuela justa. Es un capítulo medular. Se compone de dos textos: uno de Ángela Valenzuela, quien analiza la sustracción de los recursos sociales de los alumnos estadounidenses de origen mexicano, recursos que se pierden en la tercera y cuarta generaciones, al igual que explica lo que es el caring; y dos más, de François Dubet, quien advierte que la igualdad de oportunidades puede ser de gran crueldad para los perdedores o alumnos de menor rendimiento académico, en lo que discrepa del pensador John Rawls. V. Políticas del reconocimiento es el último capítulo. Contiene el texto de Yves Leonoir, quien narra seis casos observados en las escuelas primarias de Quebec. Leonoir sigue a Hegel en su tesis de que el ser humano requiere de amor, derecho y solidaridad. Al igual que Dubet, discrepa de Rawls. Se trata de un ejercicio de reflexión en el cual el lector puede ir escribiendo, junto a la columna de herramienta conceptual, lo que desea realizar con sus alumnos; o qué haría si estuviera frente a grupo o tuviera alguna participación en las decisiones académicas, formativas o administrativas de los alumnos. Una amplia bibliografíahemerografía da solidez a la edición. Como únicos aspectos a mejorar en una tercera edición resaltan el tamaño de la letra, que debe crecer, y dar una breve ficha biográfica de los autores, con su trayectoria básica en el campo de la educación, lo que parcialmente se hace en algunos de los textos. En síntesis, un material de oro para los educadores mexicanos, desde jardín de niños hasta posgrado.

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Ponen fin al uso de chimpancés en investigación médica Después de que en 2013 los institutos nacionales de salud de EE.UU. (NIH, por sus siglas en inglés) retiraran 310 chimpancés de diversos laboratorios, bajo la recomendación de la Academia Nacional de Medicina de EE.UU., los institutos mantuvieron una colonia de 50 ejemplares, que únicamente serían usados en casos extremos de emergencia de salud pública. A esta limitación se unió la del Servicio Estadounidense de Pesca y Vida Salvaje, al otorgar a estos simios de laboratorio la protección de especie amenazada. Esto impidió a los científicos estresar a los animales, salvo que este servicio considerara que el uso de chimpancés salvajes fuera realmente necesario. Durante estos dos años, los investigadores han podido seguir con estudios no invasivos sobre el comportamiento con chimpancés de los NIH y otros. No obstante, en la actualidad, para los NIH ya no existe ningún motivo que justifique el uso de estos 50 animales en la investigación médica invasiva. Pero ciertas enfermedades que afectan a los humanos “sólo se han podido reproducir en el modelo del chimpancé gracias a su grado de semejanza”, asegura Emma Martínez Sánchez, de la Asociación Europea en Defensa de la Investigación con Animales (EARA, por sus siglas en inglés). A medida que los descubrimientos han ido avanzando, “se ha permitido el desarrollo de métodos alternativos que no requieren el uso de chimpancés”, declara la experta de la EARA. Así ha ocurrido en EE. UU: “Nos hemos distanciado del momento en el que considerábamos a los chimpancés esenciales a la investigación médica”, ha señalado Francis Collins, director del NIH en un comunicado enviado esta semana. Ahora, a pesar de la decisión,

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CIENCIA EN BREVE

se tardarán varios años en reubicar a los chimpancés. (Fuente: SINC) Las palomas distinguen entre tumores a simple vista Los patólogos y radiólogos pasan años adquiriendo y perfeccionando sus habilidades visuales para interpretar las imágenes médicas. Ahora, científicos estadounidenses han demostrado en varios experimentos que las palomas –que comparten muchas capacidades del sistema visual humano– pueden entrenarse para distinguir entre tumores de mama benignos y malignos en imágenes histológicas y radiológicas. El estudio, publicado en la revista de acceso abierto PLoS ONE, ha sido liderado por Richard Levenson, profesor de investigación de patología de la Universidad de California y Edward Wasserman, que dirige el Comparative Cognition Laboratory, dedicado al estudio de procesos cognitivos en el comportamiento animal, en la Universidad de Iowa. Según explica el profesor Levenson, “las palomas probaron ser sorprendentemente aptas para aprender la diferencia entre las imágenes de tumores de mama benignos y malignos, tanto en patología como en radiología. Y, lo más importante, fueron capaces de utilizar el entrenamiento para clasificar con precisión imágenes que nunca habían visto antes”, destaca. En los experimentos, las palomas fueron entrenadas con refuerzo alimenticio y sometidas a ensayos con diversos parámetros de control, que incluían la ampliación de la imagen, la compresión, color y brillo. Según el coautor, las aves aprendieron rápidamente a distinguir las imágenes biomédicas de los tumores malignos y benignos. Referencia bibliográfica: Levenson RM, Krupinski EA, Navarro VM, Wasserman EA. “Pigeons (Columba

livia) as Trainable Observers of Pathology and Radiology Breast Cancer Images. PLoS ONE 10(11): e0141357. doi:10.1371/journal.pone.0141357 Neuropsicología para pacientes con VIH Un estudio preliminar en pacientes con VIH de investigadores de la Universidad Internacional de la Rioja (UNIR Research), y en el que colaboran varias instituciones y centros especializados españoles, ha puesto las bases de un futuro programa de intervención neuropsicológica cuyo objetivo es mejorar la calidad de vida de las personas afectadas por esta enfermedad. El trabajo, publicado recientemente en la Revista Latinoamericana de Psicología, ha comparado el rendimiento en varias habilidades cognitivas clave entre dos grupos de pacientes exdrogodependientes: un primer grupo con VIH, y el segundo, seronegativo. Las conclusiones apuntan a un menor rendimiento en todos los dominios cognitivos de los pacientes que, además de problemas del consumo de sustancias, están infectados con VIH. Según Esperanza Vergara-Moragues, del grupo de Investigación de Neuropsicología y Educación, dependiente del Vicerrectorado de Investigación y Tecnología de UNIR Research, “lo importante es que gracias a este estudio avanzamos hacia la creación de un programa de intervención que nos permita trabajar los posibles déficits neuropsicológicos que se presentan en estos pacientes y que afectan negativamente a su calidad de vida”. Vergara-Moragues ha explicado que “actualmente no existen apenas programas de intervención que se centren en recuperar estas alteraciones cognitivas como la atención/memoria de trabajo, velocidad de procesamiento de la información, memoria/aprendizaje, funciones ejecutivas y habilidades motoras”. De llevarse a cabo este programa, “se podría ayudar a mejorar la calidad de vida de estos pacientes y, de esta forma, mejorar su adhesión al tratamiento, los porcentajes de recaída, o reducir las conductas desadaptativas”. Referencia bibliográfica: García-Torres, Amalia., Vergara-Moragues, Esperanza, Piñón-Blanco, Adolfo, y Pérez-García, Miguel (2015). Alteraciones neuropsicológicas en pacientes con VIH e historia previa de consumo de sustancias. Un estudio preliminar. Revista Latinoamericana de Psicología, 47(3), 213-221.

Vacuna contra tuberculosis muestra seguridad y respuesta inmunitaria La vacuna candidata contra la tuberculosis (MTBVAC) revela seguridad y una prometedora respuesta inmunitaria, según se desprende del primer ensayo clínico en humanos y cuyos resultados publica la revista Lancet Respiratory Medicine. Los datos de este primer ensayo clínico, realizado en 36 voluntarios adultos sin exposición previa a M. tuberculosis, han demostrado una fuerte memoria inmunológica detectada a los 210 días tras la vacunación. Estos resultados han sido fundamentales para la puesta en marcha de la siguiente fase de ensayo en Sudáfrica, un país endémico de tuberculosis. Si, finalmente, MTBVAC demuestra su superior eficacia en todas las fases de la evaluación clínica podría sustituir a la actual vacuna BCG y proteger contra la tuberculosis a millones de niños, adolescentes y adultos. La tuberculosis sigue siendo una de las enfermedades transmisibles más letales del mundo, al causar 1.5 millones de muertes al año. Actualmente sólo hay una vacuna contra la tuberculosis disponible en el mundo: el bacilo de Calmette-Guérin (BCG). Esta vacuna, utilizada desde 1921, protege a los niños contra las formas graves de enfermedad. Sin embargo, la BCG tiene poca o ninguna eficacia en la prevención de la tuberculosis pulmonar en adolescentes y adultos, la forma más común y contagiosa de la enfermedad. De ahí que urgen vacunas más eficaces. Entre las posibles vacunas contra la tuberculosis, MTBVAC es una de las más firmes candidatas. Referencia bibliográfica: François Spertini, Régine Audran, Reza Chakour, Olfa Karoui, Viviane SteinerMonard, Anne-Christine Thierry, Carole E Mayor, Nils Rettby, Katia Jaton, Laure Vallotton, Catherine LazorBlanchet, Juana Doce, Eugenia Puentes, Dessislava Marinova, Nacho Aguilo, Carlos Martin. Safety of human immunisation with a live-attenuated Mycobacterium tuberculosis vaccine: a randomised, double-blind, controlled phase I trial. Lancet Respiratory Medicine Cáncer de pulmón a examen La Asociación Española Contra el Cáncer (AECC) ha recordado “que la investigación es el único camino para aumentar la supervivencia y mejorar la vida de los pa-

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cientes”. Con este objetivo, la AECC financia el desarrollo de un nuevo proyecto centrado en un sencillo análisis de sangre, mediante una técnica basada en la nanotecnología para la detección precoz de la enfermedad. El objetivo de la investigación consiste en hacer ensayos clínicos durante los próximos tres años con esta tecnología. Durante 2015, 23119 hombres y 5205 mujeres serán diagnosticados de cáncer de pulmón en España, según la asociación. Es el tumor más frecuente a nivel mundial y el riesgo de muerte es de 80%. Un reciente estudio del Grupo Español del Cáncer de Pulmón (GECP), publicado la semana pasada, reveló que las técnicas de detección precoz son aún deficientes, de forma que sólo 16% de los casos se descubre en una fase temprana, lo que implica menor probabilidad de supervivencia. El proyecto, financiado por la AECC, pretende precisamente atajar este problema en la medida

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de lo posible. El físico Francisco Javier Tamayo coordina la investigación, que se desarrolla en el Instituto de Microelectrónica de Madrid. El método en el que se basa este nuevo proyecto es en el análisis de sangre mediante nanotecnología, que incluye una técnica mucho más sensible a la utilizada ahora para la detección de marcadores tumorales. Un sistema que podría aumentar la supervivencia en este tipo de tumor, pues se diagnosticaría la enfermedad en una etapa en la que los tratamientos son mucho más eficaces. Las células cancerosas generan proteínas que no se encuentran en las células sanas. Estas proteínas mutantes se convierten en un excelente rastro para detectar de forma inequívoca la presencia del tumor en el organismo. Y, además, una pequeña parte de estas proteínas se segregan por las células tumorales al torrente sanguíneo. Desde este planteamiento, parte la técnica del Instituto de Microelectrónica de Madrid. (Fuente: SINC)

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COLABORADORES

Juan Carlos Ballesteros Pacheco Doctor en electroquímica por el Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica (CIDETEQ). Miembro del SNI, nivel I. Sus áreas de interés en investigación son síntesis electroquímica de electrocatalizadores del tipo compuesto intermetálico.

arquitectura por la UAM. Maestro de tiempo completo y exclusivo en la FARQ-UANL. Sus líneas de investigación son los objetos arquitectónicos como objetos culturales, con subtemas como lectura arquitectónica y la arquitectura como documento histórico. Es miembro del SNI, nivel II.

Pedro César Cantú Martínez Doctor en ciencias biológicas. Trabaja en la FCB-UANL y participa en el IINSO-UANL. Su área de interés profesional se refiere a aspectos sobre la calidad de vida e indicadores de sustentabilidad ambiental, en la que ha dirigido tesis de posgrado y licenciatura. Fundador y editor de la revista Salud Pública y Nutrición (RESPyN). Miembro del Comité Editorial de Artemisa del Centro de Información para Decisiones en Salud Pública de México.

Minerva Aída García García Doctora en psicología por la UANL. Profesora de tiempo completo en la FaPsi-UANL. Miembro del SNI, nivel I.

Mauricio de la Maza Benignos Doctor en ciencias biológicas. Director de Pronatura Noreste. Ingeniero agrónomo zootecnista por el ITESM. Maestro en administración de negocios por la Universidad de Lancaster, Reino Unido, en su variante internacional con la Escuela Superior de Comercio, en Lyon, Francia. Sus líneas de investigación son el Desierto Chihuahuense, la ictiología, el manejo integrado de los recursos hídricos, la sustentabilidad y la conservación. Ignacio Doadrio Profesor de investigación en el Museo Nacional de Ciencias Naturales-CSIC. Licenciado en CC biológicas, con especialidad en zoología, y doctor en CC biológicas por la Universidad Complutense de Madrid. Científico titular, investigador científico y profesor de investigación en el CSIC. Sus líneas de investigación son biología de la conservación, sistemática molecular y biología evolutiva. Armando V. Flores Salazar Licenciado en arquitectura, especialista en diseño arquitectónico y maestro en ciencias por la UANL. Doctor en

María Elena García Ramírez Doctora en ciencias biológicas, con especialidad en ecología. Profesora-investigadora de tiempo completo en la FCB-UANL. Sus líneas de investigación están relacionadas con la ictiología en las áreas de ecología, biosistemática, taxonomía y evolución. Christian Gómez Solís Licenciado en química y maestro en ciencias por la Universidad de Guanajuato-Universidad Tecnológica de Nagaoka, Japón. Doctor en ingeniería y ciencia de los materiales por la UASLP. Realizó una estancia de investigación en el Kumoh National Institute of Technology y en la Sun Moon University, en Corea del Sur. Candidato al SNI. Sus investigaciones están relacionadas principalmente con la síntesis y caracterización de materiales multifuncionales para su aplicación en procesos fotoinducidos. Luis Enrique Gómez Vanegas Licenciado en letras hispánicas por la UANL. Diplomado en periodismo científico por la FCC-UANL, donde además participó como investigador en el libro Violencia y ciudad. Autor del libro Soledades. Editor de libros y artículos científicos. Es secretario de redacción de la revista CiENCiAUANL y revisor de Entorno Universitario, revista de la Preparatoria 16-UANL.

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Jorge Luis Guzmán Mar Licenciado en química industrial por la UAT. Maestro y doctor en ciencias químicas, con especialidad en química analítica, por la Universidad de Guanajuato. Realizó estudios posdoctorales en la Duquesne University, (Pittsburgh, EE.UU.). Miembro del SNI, nivel I. Tiene perfil Prodep, y es miembro del CA-UANL-287 consolidado en evaluación y tratamiento de contaminantes ambientales. Profesor-investigador de la FCQ-UANL. Sus líneas de investigación son desarrollo, validación y aplicación de nuevos métodos analíticos para la determinación de fármacos, pesticidas e iones metálicos, en matrices como agua, suelo, productos farmacéuticos, productos agrícolas, alimentos, entre otros. Aracely Hernández Ramírez Química farmacéutica bióloga por la UANL. Maestra en ciencias, con especialidad en química, por el ITESM. Doctora en ciencias, con orientación en ingeniería cerámica, por la UANL. Sus áreas de investigación son síntesis y caracterización de materiales cerámicos vía sol-gel, con aplicaciones en incorporación de fármacos en matrices cerámicas, celdas electroquímicas, catálisis y procesos avanzados de oxidación para tratamiento de contaminantes, principalmente en medios acuosos. Con perfil Prodep, es miembro del SNI, nivel II, y de la AMC. Profesora-investigadora en la FCQ-UANL. Laura Hinojosa Reyes Licenciada en química y maestra en ciencias, con especialidad en química analítica, por la Universidad de Guanajuato. Doctora en ciencias, con especialidad en química analítica, por la Universidad de Oviedo, España. Posdoctorada en Duquesne University (Pittsburgh, EE.UU.). Profesora-investigador de tiempo completo en la FCQ-UANL. Sus áreas de investigación incluyen diversos enfoques de la química analítica, como desarrollo de nuevos métodos analíticos para la determinación de fármacos, pesticidas e iones metálicos, en matrices como agua, suelo, productos agrícolas, alimentos, entre otros. Tiene perfil Prodep. Miembro del SNI, nivel II. Ali M. Huerta Flores Maestra en ciencias, con orientación en química de materiales, por la UANL. Asistente de investigación en el Departamento de Ecomateriales y Energía en la FIC-UANL. Actualmente cursa sus estudios de doctorado en ingenie-

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ría y ciencia de los materiales en la UASLP-UANL. Sus investigaciones están orientadas a la síntesis y caracterización de materiales para aplicaciones en energía y medio ambiente. Zacarías Jiménez Méndez Licenciado en letras españolas por la UANL. Autor de los libros Correspondencia del hombre invisible, La eternidad comienza a las siete de la noche y La policía no lee culturales; coautor de Voces del Noreste, Palabras en vuelo, El capitán de dos armas y otras historias. Impartió talleres de redacción y de literatura en la Casa de la Cultura de Nuevo León. Ha sido becario del Centro de Escritores de Nuevo León en dos ocasiones. Ha publicado en diversas revistas de la localidad. Revisor de la revista CiENCiAUANL. Isaías Juárez Ramírez Doctor en ciencias, con orientación en ingeniería cerámica, por la UANL. Profesor investigador en la FIC-UANL; es responsable operativo del Departamento de Ecomateriales y Energía y coordinador de la Maestría en Ciencias, con Orientación en Ingeniería Ambiental. Miembro del SNI, nivel I. Sus investigaciones están relacionadas con la síntesis y caracterización de materiales multifuncionales y materiales cerámicos porosos. Carlos Leal Iga Arquitecto, maestro en ciencias, con orientación en administración de construcción, y doctor en filosofía, con orientación en arquitectura y asuntos urbanos, por la UANL. Sus áreas de investigación son gestión y valoración urbana; política y proyectos urbanos y construcción y edificación sustentable. Profesor de la FARQ-UANL. Javier Leal Iga Ingeniero civil, maestro en ingeniería ambiental y doctor en ingeniería, con especialidad en control de sistemas, por la UANL. Sus áreas de investigación son energía, sustentabilidad y medio ambiente; optimización de procesos por medio de la modelación de sistemas y modelado y control de clima en invernaderos. Sonia Amelia Lozano Sepúlveda Química farmacéutica bióloga. Maestra en ciencias, con orientación en biología molecular e ingeniería genética, por la UANL. Actualmente cursa el doctorado en ciencias en la UANL.

Ma. de Lourdes Lozano Vilano Bióloga. Maestra y doctora en ciencias, con especialidad en ecología acuática y pesca. Miembro del SNI. Tiene experiencia y conocimientos acerca de la composición de las poblaciones de peces en el Desierto Chihuahuense, la cuenca del río Nazas, el Valle de Cuatrociénegas, el río Sabinas y el río Conchos. José Roberto Mendirichaga Maestro en letras españolas por la UANL y doctor en historia por la UIA. Cultiva el ensayo y la biografía. Enseña en los Departamentos de Humanidades y Ciencias Sociales de la UDEM. Maestro emérito UDEM. Linda Muñoz Espinosa MCP por la UNAM. Doctora en inmunología por el Royal Free Hospital de London. Profesora- investigadora titular “C” adscrita al Departamento de Medicina Interna Gastroenterología en la FM y el Hospital Universitario “Dr. José E. González” en la UANL. Jefa de la Unidad de Hígado en la misma institución. Sus líneas de investigación son manejo clínico de hepatopatías, inmunología de las enfermedades hepáticas. Miembro del SNI, nivel II, y de la AMC. Claudia Patricia Ornelas García Profesora-investigadora en la UNAM. Licenciada en ciencias biológicas. Realizó estudios de biología en la Universidad de Querétaro. Doctora en ciencias biológicas por la Universidad Complutense de Madrid. Posdoctorada en la UNAM y en la Universidad Autónoma de Tlaxcala. Candidata al SIN. Sus líneas de investigación son biología de la conservación, sistemática molecular y biología evolutiva. Xóchitl Angélica Ortiz Jiménez Licenciada en psicología por la UNAM. Doctora en psicología por la Universidad Complutense de Madrid. Es profesora titular de tiempo completo y coordinadora de la Maestría en Ciencias, con Orientación en Neuropsicología, en la FaPsi-UANL. Ma. Candelaria Ramírez Tule Doctora en biología por la UANL. Profesora de tiempo completo y coordinadora del Laboratorio de Psicofisiología en la FaPsi-UANL. Miembro del SNI, nivel I.

Ana Rosa Rincón Sánchez Química farmacéutica bióloga, con maestría y doctorado por el Cinvestav. Posdoctorada en biología molecular. Profesora-investigadora titular “C” adscrita al Departamento de Biología Molecular y Genómica (CUCS) Universidad de Guadalajara. Coordinadora del Doctorado en Farmacología. Sus líneas de investigación son evaluación de nuevas estrategias terapéuticas utilizando modelos de la diabetes y la síntesis de biofármacos en plantas. Miembro del SNI, nivel I, y de la AMC. Clara Patricia Ríos Ibarra Química farmacéutica bióloga por la Universidad de Guadalajara. Maestra y doctora en ciencias, con especialidad en biología molecular e ingeniería genética, por la UANL. Profesora-investigadora adscrita al Departamento de Bioingenierías de la División de Biotecnología y Salud del Tecnológico de Monterrey, campus Guadalajara. Miembro del SNI, nivel I. Su línea de investigación se centra en silenciamiento génico y oncología molecular. Ana María G. Rivas Estilla Química farmacéutica bióloga por la UANL. Maestra en ciencias por la UNAM. Doctora en biología molecular en medicina por la Universidad de Guadalajara. Profesorainvestigadora titular “C”, adscrita al Departamento de Bioquímica y Medicina Molecular en la FM-UANL. Sus líneas de investigación son los mecanismos moleculares de patogenicidad en hepatitis virales y epidemiologia molecular del virus del dengue. Miembro del SNI, nivel II, y de la AMC. Herminia Guadalupe Rodríguez Martínez Profesora titular y jefa del Departamento de Bioquímica y Medicina Molecular de la FM-UANL. Miembro del SNI, nivel I, y de la Academia Mexicana de Ciencias. Tiene numerosas publicaciones en revistas indizadas nacionales e internacionales. Diana Angélica Romo Galindo Licenciada en psicología y maestra en ciencias, con orientación en neuropsicología por la UANL. Candidata a doctora en filosofía, con orientación en psicología. José Martín Rosas Castor Doctor en ciencia y tecnología química por la Universidad de las Islas Baleares (UIB), España. Doctor en cien-

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cias, con orientación en química analítica ambiental, por la UANL. Sus líneas de investigación están relacionadas con la evaluación de la transferencia de contaminantes en productos agrícolas y en desarrollo de nuevos métodos automatizados para el monitoreo de contaminantes ambientales. Profesor de la FCQ-UANL. Emiliano Sánchez Sociólogo por la UANL. Especializó su carrera en responsabilidad social empresarial y comportamiento organizacional. Publica regularmente en medios periodísticos locales, y se desarrolla profesionalmente en el ámbito de las organizaciones de la sociedad civil. Actualmente trabaja el tema del aprendizaje tanto individual como organizacional. Daniel Sánchez Martínez Doctor en ingeniería de materiales, con especialidad en el desarrollo de materiales funcionales, mediante rutas de síntesis alternas como precipitación asistida por compuestos orgánicos, ultrasonido, hidrotermal y microondas. Su área de investigación fotocatálisis ambiental. Leticia M. Torres Guerra Doctora en materiales cerámicos avanzados. Miembro del SNI, nivel III. Líder certificada en energías renovables

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aplicadas y eficiencia energética por la Universidad de Harvard, USA. Directora de Desarrollo Científico, Conacyt. Una de sus áreas científicas es el desarrollo de materiales avanzados para sistemas de energía renovable y la descontaminación ambiental sustentable. Jesús Antonio Treviño Cantú Profesor del posgrado FARQ-UANL. PhD en Planning and Public Policy por la University of Texas at Arlington. Maestro en desarrollo urbano por El Colegio de Mexico. Licenciado en economía por la UANL. Miembro del SNI, nivel I. Profesor con perfil deseable del Prodep. Realizó cursos de posgrado en México (El Colegio de Mexico), Japón (National Land Agency), Alemania (UNIDO) y los EE.UU. (University of Texas at Arlington and University of Cincinnati). María Elvira Zarazúa Morín Licenciada y maestra en ciencias, con especialidad en ingeniería cerámica, por la UANL. Doctora en ingeniería y ciencia de los materiales por la UASLP. Miembro del SNI, nivel I. Cuenta con perfil deseable. Sus líneas de investigación son: síntesis y caracterización de materiales multifuncionales para su aplicación en descontaminación de aguas mediante procesos fotocatalíticos.

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La revista CIENCiAUANL tiene como propósito difundir y divulgar la producción científica, tecnológica y de conocimiento, de la Universidad Autónoma de Nuevo León en los ámbitos académico, científico, tecnológico, social y empresarial. CiENCiAUANL está dirigida al público abierto, con y sin preparación universitaria, a científicos, académicos, tecnólogos, investigadores y estudiantes de todas las áreas profesionales, así como a alumnos de bachillerato y secundaria interesados en aumentar sus conocimientos y fortalecer su perfil cultural. En sus páginas se presentan avances de investigación científica, desarrollo tecnológico y artículos de divulgación en cualquiera de las siguientes áreas: Ciencias Exactas, Ciencias de la Salud, Ciencias Agropecuarias, Ciencias Naturales, Humanidades, Ciencias Sociales, Ingeniería y Tecnología y Ciencias de la Tierra. Asimismo, se incluyen artículos de difusión sobre temas diversos que van de las ciencias naturales y exactas a las ciencias sociales y las humanidades (física, lógica, filosofía, historia, ecología, geología, antropología, matemáticas, biología, medicina, historia, astronomía, evolución, etc.). Se invita a todos los profesores, estudiantes e investigadores a enviar sus artículos tanto de difusión como de divulgación. Las colaboraciones deberán estar escritas en un lenguaje claro, didáctico y accesible correspondiente al público objetivo, con un discurso que aproveche al máximo los recursos narrativos, literarios y gramaticales. Según sea el caso (divulgación o difusión), se deben seguir los siguientes criterios editoriales.

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No se aceptarán trabajos que no cumplan con los criterios y lineamientos indicados. Sólo se aceptan artículos originales, entendiendo por ello que el contenido sea producto del trabajo direc-

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to y que una versión similar no se ha publicado o enviado a otras revistas. Los autores deben demostrar haber trabajado y publicado en el tema del artículo. El artículo debe ofrecer una panorámica clara del campo temático. El artículo debe ser ordenado. Separar las dimensiones del tema y evitar romper la línea de tiempo. Debe considerarse la experiencia nacional y local, si la hubiera. No se aceptan reportes de mediciones. Los artículos deben contener la presentación de resultados de medición y su comparación, también deben presentar un análisis detallado de los mismos, un desarrollo metodológico original, una manipulación nueva de la materia o ser de gran impacto y novedad social. Sólo se aceptan modelos matemáticos si son validados experimentalmente por el autor. No se aceptarán trabajos basados en encuestas de opinión o entrevistas, a menos que aunadas a ellas se realicen mediciones y se efectúe un análisis de correlación para su validación. Para su consideración editorial, el autor deberá enviar el artículo vía electrónica en formato .doc de Word, así como el material gráfico (máximo cinco figuras, incluyendo tablas), fichas biográficas de cada autor de máximo 100 palabras y carta firmada por todos los autores (formato en página web) que certifique la originalidad del artículo y cedan derechos de autor a favor de la UANL. Los originales deberán tener una extensión máxima de cinco páginas (incluyendo figuras y tablas) de acuerdo al formato que a continuación se especifica: Formato. Tamaño carta; el margen superior deberá ser de 2.5 cm. y el resto de 2 cm. Título. Máximo dos renglones, tipografiado en altas y bajas, tipo Times New Roman a 24 puntos, con

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sobre temas relacionados con el objetivo, cobertura temática o lectores a los que se dirige la revista. Para su mejor manejo y lectura, cada artículo debe incluir una introducción al tema, posteriormente desarrollarlo y finalmente plantear conclusiones. Se recomienda sugerir bibliografía breve, para dar al lector posibilidad de profundizar en el tema. El formato no maneja notas a pie de página. Las referencias no deben extenderse innecesariamente, por lo que sólo se incluirán las referencias citadas en el texto y deberán numerarse en el orden de su aparición dentro del cuerpo y en el apartado de referencias. Nunca se sustituirá con raya el nombre de un autor cuando éste tenga más de una referencia. La exactitud de las referencias bibliográficas es responsabilidad del autor. Los artículos deberán tener una extensión máxima de cinco cuartillas y una mínima de tres, incluyendo tablas, figuras y bibliografía. En casos excepcionales, se podrá concertar con el editor responsable de CiENCiAUANL una extensión superior, la cual será sometida a la aprobación del Consejo Editorial. Todas las siglas citadas deberán ser aclaradas en su significado y no se incluirán en el título del trabajo salvo que sean de conocimiento general. Si se desea incluir figuras, dibujos, fotografías o imágenes digitales, éstas deberán ser de al menos 300 DPI. CiENCiAUANL sólo utiliza figuras y tablas, en ellas se incluyen los cuadros, imágenes, fotos, gráficas, etc. Los documentos deberán enviarse en Microsoft Word (con extensión .doc). El artículo deberá contener claramente los siguientes datos en la primera cuartilla: Título del trabajo (de preferencia breve, que refiera claramente el contenido), autor(es), institución y departamento de adscripción laboral (en el caso de estudiantes sin adscripción laboral, referir la institución donde realizan sus estudios), dirección de correo electrónico.

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