suplemento neo año 6, número 71 (2014)

SUPLEMENTO DE INNOVACIÓN, TECNOLOGÍA E INVESTIGACIÓN DEL SEMANARIO PUNTOEDU

NOS ADENTRAMOS EN EL CAMPO DE LA METABOLÓMICA A PARTIR DEL ANÁLISIS DE LA "VANILLA POMPONA", REALIZADO EN EL LABORATORIO DE SÍNTESIS ORGÁNICA Y DE ALIMENTOS DE NUESTRA UNIVERSIDAD.

Química de fl ores

AÑO 6 ● N° 71 ● MAYO 2014

HELENA MARUENDA

| MAYO 2014 |

2

La vainilla es, sin duda, una de las plantas más interesantes

para ser estudiadas. Se trata de la única orquídea consumible y de la segunda especia más cara después del azafrán, algo que

puede explicarse a partir de lo difícil que es producirla (dada la ardua labor artesanal que conlleva). Si bien en el Perú no se han estudiado los tipos de vai-nilla que pueden hallarse en sus

tierras, esto está cambiando. Las investigaciones llevadas a cabo en la PUCP sobre este singular producto pueden llevar a su valo-rización o, quizá, a su despegue en el mercado. ✜

METABOLÓMICA APLICADA

EN LA PUCP SE DESARROLLARON TÉCNICAS PARA EL CULTIVO IDEAL DE UN TIPO DE VAINILLA QUE CRECE EN EL PERÚ. EL ESTUDIO SE BASÓ EN UNA DISCIPLINA QUE TUVO UNA EXCELENTE VITRINA EN EL I CONGRESO LATINOAMERICANO DE METABOLÓMICA-LAMPS, ORGANIZADO POR LA PUCP.

» Escribe DIEGO GRIMALDO

Diez meses es el tiempo ideal”, seña-la Helena Maruen-

da con una sonrisa enorme que trasluce su emoción. Explicar ello le brinda un halo de orgullo, si-milar al que adorna a una madre cuando habla de alguno de sus hijos. Y es que una vez que apa-rece, la fl or de la vanilla pompona, subespecie grandifl ora, debe de ser polinizada en un lapso de seis ho-ras, y luego de diez meses de ma-durar alcanza su máximo valor. Antes de que se le estudiara en el

seno de la PUCP, no había regis-tros sobre su potencial y ahora su calidad es irrefutable.

“Registramos cómo los com-puestos valorados por la perfu-mería o la repostería, en fi n, por la industria, aumentan a lo largo de su periodo de maduración”, detalla la Ph.D. en Química Or-gánica, docente del Departamen-to de Ciencias y coordinadora del Grupo de Espectrometría en Productos Naturales, el cual hace de la metabolómica una de sus principales herramientas

EDI TORIAL

de investigación. Esta disciplina, relativamente nueva, se basa en el estudio de las pequeñas mo-léculas orgánicas, denominadas metabolitos, presentes en un sis-tema biológico.

Fue en el Laboratorio de Sín-tesis Orgánica y de Alimentos de nuestra casa de estudios donde se inició la aventura de la vainilla, a partir del éxito en la primera convocatoria FINCyT (Fondos para la Innovación, Ciencia y Tecnología), lanzada el año 2007.

|Continúa en la página 4 ➤|

A VAINILLACon aroma

| PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ |

3

SUMA RIO

ENTREVISTA 4-5Dra. Elaine Holmes

INFOGRAFÍA 6-7La vanilla pompona

EL EQUIPO 9Labor metabolómica

EN CONTEXTO 10Café y análisis químico

LIBROS 11Técnicas en RMN

EN VOZ ALTA 12Dra. Helena Maruenda

EN NUESTRA UNIVERSIDAD SE REALIZAN

ESTUDIOS QUÍMICOS ANALÍTICOS CON

VARIOS PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES

DEL PERÚ.

KAREN ZÁRATE

| MAYO 2014 |

4

En el proceso, se recorrieron cer-ca de 30 humedales de Madre de Dios y se identificaron diversos tipos de esta orquídea, como la v. palmarum o la v. ribeori, los cuales no han sido estudiados y, quizá por ello, no gozan del prestigio de su prima, la v. planifolia, de la cual se obtiene el saborizante que todos hemos probado alguna vez en nuestras vidas.

Domesticando floresBasándose en estudios realizados a través de cromatografía líquida y resonancia magnética nuclear, se logró cuantificar los compues-tos aromáticos de los frutos de la v. pompona; de esta forma, se re-conoció que su olor y sabor son distintos a los de la planifolia y que su calidad es superlativa. Este resultado, importante porque le brinda valor a un producto que puede hallarse en nuestro país, fue incluso publicado y valida-do en la prestigiosa revista Food Chemistry (a través del artículo científico "Exploration of Vani-lla pompona from the Peruvian Amazon as a potential source of vanilla essence").

“Estudiamos el perfil metabo-lómico de los frutos a lo largo de todos los meses de crecimiento,

eneee

Dra. Elaine Holmes, directora de la División de Medicina Computacional del Imperial College London

ENTREVISTA

Se conoce poco sobre la meta-bolómica en nuestro país, pese a sus múltiples aplicaciones.Efectivamente, la metabolómica tiene muchos campos de aplica-ción, por ejemplo, en la agricultu-ra o en la medicina. En el control de calidad de productos alimenti-cios, como el café, se puede deter-minar si tienen contaminantes o componentes de no muy buena calidad que abaratan su costo o si han sido adulterados de alguna forma. También se puede anali-zar el efecto de ciertos productos, ¿cómo es que las personas meta-bolizan químicos naturales, como los que se encuentran en el turmé-rico (palillo), y qué efectos tienen en su salud? Se tiene, también, la metabolómica clínica, que se pue-de aplicar al monitoreo de enfer-medades, durante su desarrollo y su tratamiento.

¿Pueden prevenirse enfermeda-des a partir de la metabolómica?Para prevenir es necesario estudiar los factores de riesgo “temprano” (cuando la enfermedad inicia). Para ello se necesita una muestra grande (de personas) a la cual se le toma muestras de sangre u orina

para luego establecer perfiles de datos, de la misma forma como en un estudio de genética, es de-cir, buscando los metabolitos que se relacionan con la presencia de la enfermedad. Se puede ir aún más atrás y relacionar las señales tempranas de la enfermedad con el riesgo de contraerla. Lamenta-blemente, uno de los problemas que tenemos es que hay muchos estudios que usan la metabolómi-ca para el diagnóstico, es decir, buscan diferencias entre un gru-po sano y uno enfermo, pero muy pocos de estos han sido validados. Diagnosticar una enfermedad es más sencillo que encontrar bio-marcadores de riesgo. ELAINE

HOLMES es

directora de

la División

de Medicina

Computacional

del Imperial

College

London, y

profesora

de Biología

Química en el

Departamento

de Cirugía y

Cáncer de ese

mismo centro

de estudios.

LaFicha

Debe formarse un consorcio de personas con tec-nología mejorada que pueda com-partir métodos y resultados”.

500MHz

TENDRÁ EL EQUIPO RMN QUE LLEGARÁ A LA PUCP EN LAS PRÓXIMAS SEMANAS Y REEMPLAZARÁ AL QUE ACTUAL-MENTE POSEE, DE 300 MHz.

LaCifra


“UNO DE LOS RETOS ES LOGRAR QUE

LOS INVESTIGADORES

COMPARTAN SUS DATOS”

|➤Viene de la página 2|


5

eneee

compartan sus datos, es decir, que los resultados en Inglaterra sean comparados con los de Es-tados Unidos y con los de Perú, algo que no es fácil.

La tecnología es muy impor-tante para su labor.Existe otro reto a nivel de análisis que se relaciona con la tecnolo-gía, pues, por el momento, es di-fícil conseguir la automatización y, por ello mismo, aún es necesa-rio que un químico se siente a identificar un metabolito. Debido a las diferencias que hay para ali-near los datos y para manipular

sus diferentes escalas, es prácti-camente imposible automatizar.

Es vital el trabajo en conjunto, así como la puesta en marcha de congresos, como el que se desarrolló en la PUCP. La idea es hacer que la gente se junte. Quizá en Colombia se haga espectrometría de masas y en otro país, estadísticas, y, al juntar gente, se pueda formar un consorcio de personas con tecno-logía mejorada que pueda com-partir métodos y resultados. Esto permitiría llegar a conclusiones más sólidas e interesantes.

LA METABOLÓ-MICA PUEDE SER USADA EN EL CAMPO MÉDICO PARA EL MONITOREO DE ENFERMEDADES, ASÍ COMO PARA SU DIAGNÓSTICO,

¿Cuál cree que es el futuro de esta disciplina? La cosa más excitante es el desa-rrollo de la “intracirugía”. Esta nueva metodología permite efec-tuar un análisis mientras el pa-ciente está siendo sometido a una operación. Esta es la ruta por don-de se ha ido la metabolómica en el campo médico. Por otro lado, muchos fabricantes y productores están empezando a crear bases de datos y empleando la tecnología relacionada para la autenticación de productos. En todo caso, uno de los retos de la metabolómica es lograr que los investigadores

FÉLIX INGARUCA

| MAYO 2014 |

6

Análisis de perfil metabolómicoA partir del estudio realizado en la PUCP sobre la “vanilla pompona subespecie grandiflora”, se demostró que es posible cultivar este tipo de vainilla fuera de su hábitat natural y que posee un potencial comercial importante. Analizando las hojas de otras especies, se podría conocer si sus frutos tienen características destacables.

El espectro recibido se convierte en un espectro de frecuencias. Para ello se utiliza una función matemática conocida como Transformada de Fourier. Finalmente, se procede a un análisis de componentes principales (PCA).

6Espectómetro RMN

Preparación de la muestra

1Hojas de vainilla

H j d2

Liofilizacióny moliendaLiofilización

3Extracción ycentrifugado

acción y5

Transvasado a tubo de RMN

ado a 4

Sobrenadantenadante

Análisis de resonancia magnética nuclear

HELIO

INTRODUCCIÓN DE LA MUESTRA

IMÁN

NITRÓGENO

7De espectro

electromagnético a espectro

1H-RMN

8Análisis

multivariable(PCA)PCA)

electromaa espe

1H-R

Hacia la domesticación de la “vanilla pompona”

5. Los frutos pasan por un proceso llamado curado, el cual puede durar entre 5 y 8 meses. Esto les permite liberar su fragancia.

2. La flor es polinizada a mano por ausencia de polinizadores. Al día siguiente, la flor baja sin desprenderse y empieza a crecer el fruto.

4. Una vez maduro, el fruto es recolectado de manera artesanal.

1. Tras dos años de haber sido plantada, brotan flores a inicios de verano. La flor debe de ser polinizada dentro de seis horas, luego de florecer, al salir el sol.

3. A los 45 días de haber sido polinizada la flor, el fruto alcanza su máxima longitud, pero es durante su maduración que empieza a acumular los compuestos químicos que le dan el aroma en forma de glucósidos.La maduración dura entre nueve y once meses.d l f t

3hlaspmecqfoLe

empieza a crecer el fruto.

3. A los 45 días de3

ción de la “vanilla pom

rutos pasan

recolecta

r un proceso mado curado, el

proceso

cuenEstlib

ez m

curado, el al puede durar tre 5 y 8 meses. to les permite erar su fragancia.

4. Una vre l

U

desde su polinización”, detalla Maruenda, satisfecha por lo ob-tenido. “El trabajo incluyó reco-lectar vanilla pompona y plantarla en viveros de Puerto Maldonado para registrar su desarrollo (in-cluso se ha cultivado vainilla en la PUCP), lo que nos permitió contar con información muy im-portante para su cultivo. Se poli-nizaron más de dos mil flores y se determinó que el mes diez es el momento óptimo para emplearla (con fines comerciales), a diferen-cia de la v. planifolia, que requiere de ocho meses”, apunta.

La docente asegura que, la-mentablemente, la vanilla pompo-na “no ha tenido interés comer-cial” y ha sido poco estudiada debido a su limitada producción. Es más, los únicos estudios que había sobre ella la describían como un producto de poco poten-cial debido a su limitado conte-nido aromático. Sin embargo, la investigación hecha en la PUCP la ha reivindicado y, finalmente, concluido que su perfil aromá-

Mira un video so-bre metabolómica en la PUCP en:www. puntoedu.pucp.edu.pe

.eduWeb



INFOGRAFÍA

tico es comparable al de los fru-tos de la v. planifolia, la especie comercializada por países como Madagascar, Indonesia, China o India, líderes en cuanto a la pro-ducción de esta especia.

Metabolómica aplicadaTan bien le va a la PUCP respecto a las investigaciones basadas en metabolómica, que del 6 al 9 de mayo de este año acogió al I Con-greso Latinoamericano de Meta-bolómica-LAMPS, organizado por la Latin American Metabolic Pro-filing Society (LAMPS) y nuestra

UNO DE LOS PRODUCTOS QUE SE ESTUDIAN EN EL LABORATORIO DE SÍNTESIS ORGÁNICA Y DE ALIMENTOS ES EL COLORANTE OBTENIDO DE LA COCHINILLA.

FÉLIX INGARUCA


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Análisis de perfil metabolómicoA partir del estudio realizado en la PUCP sobre la “vanilla pompona subespecie grandiflora”, se demostró que es posible cultivar este tipo de vainilla fuera de su hábitat natural y que posee un potencial comercial importante. Analizando las hojas de otras especies, se podría conocer si sus frutos tienen características destacables.

El espectro recibido se convierte en un espectro de frecuencias. Para ello se utiliza una función matemática conocida como Transformada de Fourier. Finalmente, se procede a un análisis de componentes principales (PCA).

6Espectómetro RMN

Preparación de la muestra

1Hojas de vainilla

H j d2

Liofilizacióny moliendaLiofilización

3Extracción ycentrifugado

acción y5

Transvasado a tubo de RMN

ado a 4

Sobrenadantenadante

Análisis de resonancia magnética nuclear

HELIO

INTRODUCCIÓN DE LA MUESTRA

IMÁN

NITRÓGENO

7De espectro

electromagnético a espectro

1H-RMN

8Análisis

multivariable(PCA)PCA)

electromaa espe

1H-R

Hacia la domesticación de la “vanilla pompona”

5. Los frutos pasan por un proceso llamado curado, el cual puede durar entre 5 y 8 meses. Esto les permite liberar su fragancia.

2. La flor es polinizada a mano por ausencia de polinizadores. Al día siguiente, la flor baja sin desprenderse y empieza a crecer el fruto.

4. Una vez maduro, el fruto es recolectado de manera artesanal.

1. Tras dos años de haber sido plantada, brotan flores a inicios de verano. La flor debe de ser polinizada dentro de seis horas, luego de florecer, al salir el sol.

3. A los 45 días de haber sido polinizada la flor, el fruto alcanza su máxima longitud, pero es durante su maduración que empieza a acumular los compuestos químicos que le dan el aroma en forma de glucósidos.La maduración dura entre nueve y once meses.d l f t

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empieza a crecer el fruto.

3. A los 45 días de3

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U

INFOGRAFÍA: LUIS AMEZ

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casa de estudios, el cual fue la ex-cusa perfecta para que investiga-dores reconocidos en dicho cam-po intercambiaran información y presentaran sus últimos avances.

“Para la metabolómica es muy importante trabajar en conjunto. No es un área en donde se deba trabajar en solitario, por ello es necesario hacer alianzas para mejorar la investigación, sobre todo en Latinoamérica, ya que no siempre se cuentan con mu-chos recursos y los equipos son

Generosa calidadAdemás de investigar la vainilla, en el Laboratorio de Síntesis Or-gánica y de Alimentos se realizan diferentes estudios relacionados con la metabolómica, algo que ha sido posible desde la llegada a la PUCP de un equipo de reso-nancia magnética nuclear (RMN) potenciado el año 2008. Café, aguaymanto y cacao son algu-nos de los productos analizados. Cuenta Maruenda que, en cierta ocasión, Gastón Acurio visitó las instalaciones del laboratorio y quedó impresionado porque con-taba con una buena cantidad de vainillas curadas, muy fragante.

“Aún no hemos estudiado la vanilla palmarum, la ribeori o la bicolor, que son especies que pue-den hallarse en nuestra selva y que en su hábitat natural no pro-ducen frutos, algo que ocurre en los invernaderos. Por eso mismo nadie las ha investigado, así que estamos extendiendo nuestros es-tudios para compararlas y saber si se justifica empezar a cultivar-las. Sabemos que a los producto-res les interesa cultivar vainilla porque vale la pena la inversión, ya que es una especie de alto cos-to”, afirma Maruenda.

El procedimiento para ello –presentado en el congreso lati-noamericano- implica el análisis de las hojas a partir de su perfil metabolómico, con la intención de hallar compuestos que po-drían sugerir que las flores de la vainilla investigada tendrán características dignas a ser toma-das en cuenta por la industria. Quién sabe, a ciencia cierta, qui-zá así pueda hallarse en el Perú un tipo de vainilla superior a la v. pompona o a la mismísima plani-folia, intensificar su producción, y lograr que se relacione nuestro país con una vainilla con sabor y aroma de calidad. ✜

costosos”, comenta Julien Weist, el presidente de la red LAMPS.

Otro ejemplo del buen nivel de la PUCP en este campo puede hallarse en la internacionaliza-ción de los investigadores forma-dos en casa. Cristhian Cañari, por su parte, ha sido aceptado por el Departamento de Química de la UC Berkeley (EE.UU.) para hacer estudios de doctorado. En tanto, James Cabrera fue aceptado por la Universidad de Yale (EE.UU.) y Alonso Arguelles por la Universi-dad de Michigan (EE.UU.).


300COMPUESTOS QUÍMICOS NATURALES CONTIENE LA VAINILLA NA-TURAL, DE LOS CUALES 26 SON DETEC-TADOS POR EL OLFATO.

LaCifra

LasAplicacionesAdemás de llevar a cabo estudios sobre la vainilla, en la PUCP se desarrollan estudios basados en otros productos agroindustriales del Perú:

Café: se discriminaron cafés según el grado de tostado mediante el uso de la composición química. Financiamiento: FIDECOM-PIPEI, S/. 385,000

Aguaymanto: permitiría elegir el mejor tipo en cuanto al sabor. Financia-miento: DGI-2012, S/. 50,000 y FIDECOM 2014, S/. 287,000 (por aprobarse)

Cacao: se propone cuantificar ácidos grasos, teobromina, cafeína y polifenoles asociados a las propiedades del cacao. Financiamiento: DGI-2013, S/. 150,000

Sanidad: busca identificar y cuantificar biotoxinas en material marino, algas y en conchas de abanico. Financiamiento: FINCyT 2013, S/. 397,500


9

ELEQUIPOEL GRUPO DE

ESPECTRO-

METRÍA EN

PRODUCTOS

NATURALES,

que lidera la

profesora He-

lena Maruen-

da, trabaja en

el Laboratorio

de Síntesis

Orgánica y

de Alimentos,

ubicado en

la Sección

Química de

nuestra casa

de estudios.

Allí, alumnos

y egresados

pueden hacer

investigación

relaciona-

da con la

metabolómica

y disciplinas

afi nes.

KAREN ZÁRATE

“Mi trabajo consiste en estudiar la cochinilla, de la cual se obtiene un tinte y cuyo primer exportador es el Perú. Analizando sus metabolitos, se puede identifi car, por ejemplo, cuál de sus tipos es mejor para la industria”.

RODRIGO CABRERA

“Estudiamos el café que se cultiva en el país, especialmente en Cajamarca, así como las diferencias que hay entre cafés verdes. La idea es que la industria pueda monitorear sus productos y sepa si son de buena calidad”.

ANASTASIA GANT

Estudio diferen-tes especies de

vainilla originarias de los humedales de Madre Dios. Comparo su perfi l metabolómico con el de la vanilla planifolia, que es la que normalmente se usa en la industria. Así vemos si es factible polinizar estas especies y aprovechar la biodi-versidad peruana”.

ALVARO ZEVALLOS

“Estudio frutos exóticos, en particular, el aguaymanto. Esta área debe investigarse, pues tenemos muchos recursos naturales que no se han estudiado a nivel químico para saber cuál es su composición y por qué son tan valiosos”.

CRISTHIAN CAÑARI

“En general, la metabolómica no solo permite realizar trabajos relacionados con el control de calidad de productos, sino también permite investigar qué componentes tiene cada muestra por el simple hecho de conocerla”.

VÍCTOR ZAPATA

| MAYO 2014 |

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ENCONTEXTO

1998FUE EL AÑO EN EL QUE SE PRO-PUSO EL TÉRMINO “METABOLÓ-MICA” PARA DENOMINAR A ESTA, UNA DE LAS MÁS NOVEDOSAS CIENCIAS “ÓMICAS”.

La metabolómica es efi caz en la monitorización de trasplantes de órganos. Con una muestra de orina o suero, se puede ana-lizar la evolución de metabolitos que indican si se producirá o no el rechazo del implante.

41,815 METABOLITOS EN EL CUERPO HUMANO HAN SIDO IDENTIFICADOS Y REGISTRADOS POR LA HUMAN METABOLOME DATABASE.

Sobre el café colombiano y una buena forma de proteger un producto a partir de su análisis químico.

Calidad garantizada

Además de presiden-te de la red LAMPS, Julien Wist es in-vestigador de la

Universidad del Valle (Cali). Uno de los proyectos que eje-cutan allí está ligado al pro-ducto bandera de Colombia: el café. Mientras en el Labo-ratorio de Síntesis Orgánica y de Alimentos de la PUCP se trabaja para optimizar los procesos de tostado de este popular insumo; a pedido de la Federación Nacional de Cafeteros de Colombia, desde Cali se busca utilizar

la metabolómica para com-probar si el café que se vende en el mercado internacional como “de origen colombia-no” procede, efectivamente, de su patria, para así evitar cualquier tipo de fraude. “Te-nemos la capacidad de obte-ner diagnósticos con una validez útil”, explica Wist, y fi naliza: “Podría certifi carse el café, incluso, por su región de procedencia”. Sin duda, una excelente forma de que un país brinde valor a sus productos es analizándolos y protegiéndolos. ✜

SHUTTERSTOCK


11

LIBROS

Este libro describe las más importantes

técnicas en resonancia magnética nuclear (RMN o NMR, por sus siglas en inglés) en alta resolución que se usan en el estudio de la estructura de las moléculas orgánicas y de su comportamiento. Las técnicas son presentadas y explicadas usando la mayor cantidad de gráfi cos posibles, con énfasis en los métodos más recientes en espectrometría RMN en estado de solución con una considerable cantidad de información sobre su implementación y sus parámetros críticos.

Se presenta como un curso práctico sobre resonancia magnética nuclear ante aquellos que busquen saber más sobre el tema. Plantea experimentos.

150 and more basic NMR experiments

Esta tesis de licenciatura se basó en el estudio de la determinación química de la vanilla pompona (orchidaceae) durante su proceso natural de maduración.

Vainilla en frutos de la vanilla pompona

High-resolution NMR techniques in organic chemistry

Timothy D. W. ClaridgeOxford : Elsevier Science, 2008 (*)

ENLAWEB

METABOLOMICS SOCIETYhttp://metabolomicssociety.org

LATIN AMERICAN METABOLIC PROFILING SOCIETYhttp://www.lamps-network.org

Página de la Latin American Metabolic Profi -ling Society en la que se puede obtener infor-

mación sobre el I Congreso latinoamericano de metabolómica-LAMPS, que se llevó a cabo en la PUCP. Entre otras cosas, busca promover y exten-der el uso de técnicas avanzadas en América Lati-na para mejoras en salud y calidad alimenticia.

La Metabolomics Society se dedica a promover el crecimiento, el uso y la comprensión de la

metabolómica en las ciencias de la vida. Su página web contiene artículos científi cos, bases de datos, así como información sobre software afín y sobre la estandarización de experimentos relacionados con la metabolómica. Se le puede dar un vistazo en línea a su publicación ofi cial: Metabolomics.

(*) Estas publicaciones pueden hallarse a través del Sistema de Bibliotecas de la PUCP.

S. Braun; S. Berger; H. O KalinoswkiWiley, 1998

María del Luján Vico DomínguezLima, 2009 (*)

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A los productores les interesa cultivar vainilla porque vale la pena la inversión, ya que es una especie de alto costo.

ENVOZALTA

HELENA MARUENDAPh.D. en Química Orgánica

FÉLIX INGARUCA

suplemento neo año 6, número 71 (2014)

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