13259 research outputs found
Sort by
Diversidad del género Psolus Oken, 1815 (Echinodermata: Holothuroidea) en la Provincia Magallánica.
No full textTesis presentada para optar al grado de Magíster en Ciencias con mención en Zoología.La importancia de documentar la biodiversidad es vital para proteger y conservar las especies. Sin embargo, la biodiversidad marina ha sido menos estudiada e investigada debido a su difícil acceso y morfología compleja. Es notable el caso de la familia Psolidae dentro de la clase Holothuroidea, que presenta una morfología única en relación con los demás pepinos de mar, dorsoventralmente aplanados, con escamas en su dorso y una región ventral plana con podios marginales. Dentro de este conjunto, el género Psolus es el más diverso, contando con 58 especies nominales, de las cuales P. patagonicus, P. antarcticus y P. segregatus se encuentran en la Provincia Magallánica. En este contexto, este estudio tiene como objetivo esclarecer las diferencias genéticas y morfológicas de estas tres especies de Psolus recolectadas en la Provincia Magallánica, a través de un enfoque de taxonomía integrativa. Los análisis morfológicos externos e internos permitieron la identificación de dos morfotipos y dos clados bien diferenciados. Además, la delimitación de especies mediante los métodos PTP y GYMC identificó dos unidades taxonómicas operativas (UTO), P. patagonicus y P. segregatus, mientras que el método de validación se basa en la existencia de especies hipotéticas primarias que pueden probarse a posteriori mediante el método de validación BPP que agrupó todas las muestras en una única especie. Estos resultados demuestran la amplia variación fenotípica externa que puede presentar P. patagonicus, y cómo puede ser fácilmente confundida con P. segregatus. Además, ponen en cuestión la presencia de P. antarcticus en la Provincia Magallánica, subrayando la necesidad de futuras investigaciones para aclarar la distribución de esta especie en la región.The importance of documenting biodiversity is vital to protect and conserve species. However, marine biodiversity has been less studied and researched due to its difficult access and complex morphology. The case of the family Psolidae within the class Holothuroidea is outstanding, which presents a unique morphology in relation to other sea cucumbers, as its species are characterized by dorsoventrally flattened bodies, with scales on their dorsum and a flat ventral region with marginal podia. Within the family, the genus Psolus is the most diverse, with 58 nominal species, of which P. patagonicus, P. antarcticus and P. segregatus are found in the Magellanic Province. In this context, this study aims to clarify the genetic and morphological differences of these three Psolus species collected in the Magellanic Province, through an integrative taxonomy approach. External and internal morphological analyses allowed the identification of two morphotypes and two distinct clades. In addition, species delimitation using the PTP and GYMC methods identified two operational taxonomic units (OTU), P. patagonicus and P. segregatus, while the validation method, Bayesian Phylogenetics and Phylogeography (BPP) grouped all samples into a single species. These results demonstrate the wide external phenotypic variation that Psolus patagonicus can exhibit, and how it can be easily confused with P. segregatus. Furthermore, they call into question the presence of P. antarcticus in the Magellanic Province, highlighting the need for future research to clarify the distribution of this species in the región.ANID, Instituto Milenio, Proyecto ICN2021_002Facultad de Ciencias Naturales y OceanográficasDepartamento de ZoologíaConcepció
Nuevos sistemas bioorganometálicos derivados del fragmento 1,2,4-Triazol: diseño, síntesis, caracterización, estudio de propiedades anticancerígenas y como potencial inhibidor de la aromatasa.
No full textTesis presentada para optar al grado de Magíster en Ciencias con mención en Química.En el presente trabajo de investigación, se planteó la síntesis y caracterización de precursores carbinoles organometálicos y su posterior derivación hacia azoles organometálicos que contienen los grupos ciretrenilo y cimantrenilo, junto con el fragmento bioactivo 1,2,4-triazol. Además, se llevó a cabo la evaluación de dichos azoles tanto en términos de sus propiedades anticancerígenas y como inhibidores de la aromatasa.
Con este enfoque, se desarrolló una estrategia bioorganometálica orientada a la búsqueda de nuevos sistemas con potencial aplicación en la investigación oncológica, permitiendo no solo su síntesis y caracterización, sino también la evaluación de sus propiedades biológicas.
Las rutas sintéticas diseñadas, plantearon en una primera etapa la obtención de los carbinoles de tipo [(CO)3M(5-C5H4)-CH(OH)-R] donde M = Re (I) y Mn(I); R = (C6H4-4-CN), (5-C5H4)Re(CO)3. Estos derivados fueron sintetizados mediante la reacción entre los precursores [(CO)3M(5-C5H4 CHO)] (M = Mn (I) y Re(I)) y [(CO)3Re(5-C5H4-Br)] o 4-bromobenzonitrilo, según sea el caso, por medio de una reacción de adición nucleofílica. Finalmente, se llevó a cabo sobre dichos carbinoles, una aminación directa utilizando 1,2,4-triazol, en presencia de triflato de aluminio (III).
A todos los azoles obtenidos se les realizó un estudio de estabilidad en medio acuoso a través de UV-Vis, para finalmente ser evaluados por sus propiedades anticancerígenas (células cancerígenas ER+ MCF-7) y como inhibidores de la aromatasa. Los ensayos se llevaron a cabo en colaboración con el Dr. Felipe Zúñiga de la Facultad de Farmacia de la Universidad de Concepción.In this research work, the synthesis and characterization of organometallic carbinol precursors were proposed, followed by their derivation into organometallic azoles incorporating the cyrhetrenyl and cymantrenyl groups, along with the bioactive 1,2,4-triazole fragment. Additionally, these azoles were evaluated both in terms of their anticancer properties and as aromatase inhibitors.
With this approach, a bioorganometallic strategy was developed to search for new systems with potential applications in oncology research, enabling not only their synthesis and characterization but also the evaluation of their biological properties.
The designed synthetic routes initially involved obtaining carbinols of the type [(CO)3M(5-C5H4)-CH(OH)-R], where M = Re (I) and Mn (I); R = (C6H4-4 CN), (5-C5H4)Re(CO)3. These derivatives were synthesized via the reaction between the precursors [(CO)3M(5-C5H4-CHO)] (M = Mn (I) and Re (I)) and either [(CO)3Re(5-C5H4-Br)] or 4-bromobenzonitrile, as appropriate, through a nucleophilic addition. Finally, these carbinols underwent direct amination using 1,2,4-triazole in the presence of aluminum triflate.
All the obtained azoles were subjected to a stability study in an aqueous medium via UV-Vis analysis, before being evaluated for their anticancer properties (ER+ MCF-7 cancer cells) and as aromatase inhibitors. The assays were conducted in collaboration with Dr. Felipe Zúñiga from the Faculty of Pharmacy at the University of Concepción.ANID, FONDECYT N° 1230296Facultad de Ciencias QuímicasDepartamento de Química Analítica e InorgánicaConcepció
Asociación entre tipo de parto y la expresión de receptores de hormonas tiroideas y de oxitocina en placentas humanas.
No full textTesis presentada para optar al grado de Magíster en Salud Sexual y Reproductiva.Antecedentes: La interrupción del proceso fisiológico del parto puede alterar la respuesta placentaria en sistemas hormonales clave para el desarrollo humano: el sistema oxitocinérgico (OXT) y tiroideo (TH).
Objetivo general: Evaluar el comportamiento de los sistemas TH y OXT en la placenta según tipos de parto y prácticas clínicas en un hospital público del sur de Chile durante el año 2022.
Metodología: Estudio observacional, transversal y analítico. Se analizó una muestra de 20 placentas, cuya clasificación corresponde a: parto espontáneo (n=4), parto acelerado (n=6), cesárea electiva (n=5) y cesárea de urgencia (n=5). Las variables corresponden al perfil sociodemográfico de la gestante, caracterización del recién nacido, prácticas clínicas intraparto y expresión de receptores de OXT y TH. El análisis estadístico se realizó aplicando la Prueba de U de Mann-Whitney, de Kruskal-Wallis y correlaciones de Spearman. Para la determinación de expresión de receptores se utilizó PCR para TH y marcaje por inmunohistoquímica para OXT.
Resultados: Se observó una relación estadísticamente significativa entre el uso de anestesia epidural, su tiempo de exposición, concentración y cuantificación de αv (TH) (p=0,02, 0,042 y 0,011, respectivamente). La presencia de trabajo de parto tuvo resultados significativos para αv (p=0,004). Mientras que en los receptores OXT no hubo diferencias significativas.
Conclusiones: La presencia de trabajo de parto previo al nacimiento se asocia a cambios en la expresión de hormonas tiroídeas.Background: Interruption of the physiological process of childbirth can alter the placental response to key hormonal systems for human development: the oxytocinergic (OXT) and thyroid (TH) systems.
General objective: To evaluate the behavior of the TH and OXT systems in the placenta according to types of delivery and clinical practices in a public hospital in southern Chile during 2022.
Methodology: An observational, cross-sectional, and analytical study. A sample of 20 placentas was analyzed, classified as spontaneous delivery (n=4), accelerated delivery (n=6), elective cesarean section (n=5), and emergency cesarean section (n=5). The variables included the sociodemographic profile of the pregnant woman, newborn characteristics, intrapartum clinical practices, and OXT and TH receptor expression. Statistical analysis was performed using the Mann-Whitney U test, the Kruskal-Wallis test, and Spearman correlations. Receptor expression was determined by PCR for TH and immunohistochemical staining for OXT.
Results: A statistically significant relationship was observed between the use of epidural anesthesia, its exposure time, concentration, and αv quantification (p=0.02, 0.042, and 0.011, respectively). The presence of labor had significant results for αv (p=0.004). However, there were no significant differences in OXT recipients. the
Conclusions: The presence of labor prior to birth is associated with changes in expression of thyroid hormones.Proyecto VRID 220.84A.021-INV “Caracterización De Los Sistemas Oxitocinérgico Y Tiroideo, En La Unidad Feto Placentaria Según Tipo De Parto”Facultad de MedicinaDepartamento de Obstetricia y PuericulturaConcepció
Design and management of hybrid networks VLC/RF.
No full textTesis presentada para optar al grado de Doctor/a en Ciencias de la Ingeniería con mención en Ingeniería Eléctrica.The implementation of the fifth generation (5G) of cellular networks has led to a large increase in mobile traffic, with applications demanding ultra-high trans mission speeds and high quality of experience (QoE), requiring a network infras tructure capable of supporting multiple new services. Femtocell VLC/RF hybrid systems are complementary technologies that enable cooperation between RF and VLCnetworks without interfering with each other. They significantly increase the data rate of the system and achieve better load balancing by distributing the load between the two networks. Femtocell-type VLC/RF hybrid networks are key to the next generations of cellular networks because they can complement the ad vantages of both independent technologies. However, there are still many areas of research and several challenges to overcome for optimal management of hybrid VLC/RF Femtocell networks. In this work, we propose a new way to design and validate management mechanisms for hybrid VLC/RF networks to control access to the medium and network resources. With this research, we expect to obtain ma nagement mechanisms for hybrid Femtocell VLC/RF networks to control access to the medium and network resources, successfully increasing the hybrid system’s performance in terms of network throughput, transmission efficiency, and network effectiveness despite the user’s mobility. These mechanisms can be validated using a discrete event simulator. The design and validation of management mechanisms to optimize access and resource usage in hybrid VLC/RF networks demonstra ted an increase in network performance, reflected in higher throughput, better transmission efficiency and greater system effectiveness. A hybrid indoor Femto cell system was proposed, incorporating a CSMA/CA and IEEE 802.11n-based access protocol, resulting in reduced latency and improved throughput compared to standalone networks. In addition, three network selection algorithms were de veloped that prioritize the connection through VLC and improve the quality of service, with the Analytical Algorithm standing out for its efficiency. Simulations confirmed that the hybrid network optimizes user connection and distributes the load evenly between VLC and RF.ANID, Beca Doctorado Nacional 21220282ANID, Fondecyt Iniciación N° 11200659ANID, Fondecyt Regular N° 1241977Facultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería EléctricaConcepció
Modelo estructural forward de la deformación Cenozoica de la vertiente Occidental de la Cordillera Principal de la Región del Maule, Chile (36° S).
No full textTesis presentada para optar al título Geólogo/a.Los Andes chileno-argentinos corresponden al mejor ejemplo de una cadena montañosa formada en una zona de subducción reflejada en su estilo estructural entre los 18° – 40°S. La subducción se habría mantenido continua desde el Jurásico temprano, sin embargo, el crecimiento orogénico de los Andes habría comenzado a partir del Cretácico Superior, seguido de un período extensional generalizado durante el Eoceno-Mioceno Temprano, para luego desarrollarse el período más intenso de construcción orogénica durante el Neógeno (Charrier et al., 2005). En particular, entre los 33° y 36° S en la Cordillera Principal (CP) de la Región del Maule, la cuenca de Abanico se desarrolló sobre un basamento mesozoico con depósitos volcánicos y volcano-sedimentarios, invirtiéndose durante el Mioceno (Charrier et al., 2005).
Recientes trabajos en el área de estudio proponen que la vertiente occidental de la CP, a la latitud de 36°S, presenta dominios estructurales delimitados por las fallas Ancoa y Mesamávida, ambas fallas inversas de orientación NNE y vergencia hacia el oeste (Espinoza et al., 2023). Espinoza et al. (2023) y Rivera (2024) interpretaron la cronología de ciertos eventos de deformación en el área, a partir de termocronología de baja temperatura (U-Th/He) en circones y apatitos de plutones y sucesiones cretácicas y miocenas. Estas dataciones muestran un enfriamiento del hombro cretácico de la Cuenca de Abanico, interpretado como exhumación por extensión durante la apertura de la Falla Ancoa. Esto sería seguido de un calentamiento por soterramiento del basamento del bloque colgante de la cuenca durante el clímax del rift, asociado a la apertura de la Falla Mesamávida. Posteriormente, se habría producido un enfriamiento generalizado de las unidades cretácicas y miocenas en torno a los ~19-17 Ma, inferido como un evento de inversión tectónica asociado a la reactivación de las fallas Mesamávida y Ancoa, además de otro evento de enfriamiento en torno a los ca. 14-10 Ma en los plutones del área y un posible evento adicional en torno a los ca. 7 Ma, ambos asociados a la progresión de la compresión.
En este trabajo, se busca verificar si el modelo conceptual de evolución tectónica propuesto por Rivera (2024) y Espinoza et al. (2023) es compatible a partir de un modelamiento cinemático de la deformación. Para esto se han elaborado secciones estructurales balanceadas mediante modelamiento forward los cuales se integran con la termocronología de baja temperatura (U-Th/He en circones y apatitos) y la historia geológica local mediante el software MOVE.
La investigación concluye que la evolución tectónica cenozoica de la vertiente occidental de la Cordillera Principal, a la latitud de 36°S, está marcada por una transición de un régimen extensional durante el Eoceno tardío-Mioceno Temprano (~35-19 Ma) a un régimen compresivo en el Mioceno Medio-Superior (~19-7 Ma). Durante la etapa extensional, la Falla Ancoa y la Falla Las Zorras facilitaron la apertura de la Cuenca de Abanico y la acumulación de hasta aproximadamente 4000 m de depósitos volcanosedimentarios. Paralelamente, la Formación Colbún se depositó bajo el control de la Falla Mesamávida.
En el Mioceno Temprano, se registra un cambio hacia compresión con la reactivación de las fallas Ancoa y Mesamávida como fallas inversas, generando pliegues asimétricos y exhumación acelerada entre 19-17 Ma, respaldado por datos termocronológicos. Un segundo pulso compresivo entre 14-7 Ma facilitó el emplazamiento de cuerpos intrusivos y la deformación de unidades más jóvenes como la Formación Curamallín. La integración del modelamiento forward y los datos termocronológicos confirma un proceso de inversión tectónica diacrónica, controlado por la reactivación de fallas preexistentes, en concordancia con un contexto de subducción activa en el margen occidental sudamericano.Facultad de Ciencias QuímicasDepartamento de Ciencias de la TierraConcepció
Design of Cooperative Advanced Driver Assistance System based on Artificial Intelligence Models aware of driving profiles and the environment surrounding the vehicle.
No full textTesis presentada para optar al grado de Doctor/a en Ciencias de la Ingeniería con mención en Ingeniería Eléctrica.The design of driver assistance systems to improve road safety has been present since the beginning of the automotive industry itself. These systems have evolved, in close relationship with technological advances in the areas of electronics, computer systems and telecommunications. Different stages have marked this evolution, from the emergence of the first passive systems, the transition from these to the so-called active assistance systems and more recently the appearance of cooperative assistance systems, which incorporate communication elements. The design of these systems has a close and direct relationship with the main aspects related to road safety: the driver, the vehicle, and the environment. The absence of any of these elements or the failure to consider the interrelations between them contributes to a deterioration in road safety.
The driver is a relevant element for road safety. Although the first steps are being taken in the implementation of autonomous driving, the current transition stage that involves the coexistence and interaction of autonomous vehicles with traditional vehicles driven by a human driver seems to be far from being concluded in the short and medium term. Therefore, it is relevant to consider the study of the driver and his different driving profiles in the design of assistance systems, both to assist the driver in non-autonomous vehicles and to incorporate this information related to human drivers in autonomous vehicles, favoring their integration in the road scenario where they must coexist with the rest of the non-autonomous vehicles. The more autonomous vehicles know human drivers, the better they will be able to interact with them, which contributes to promoting road safety. One of the most widely used methods in the literature to address the study of driver profiles is the analysis of the vehicle’s trajectory. Lane-changing maneuvers on highways are particularly a risk factor for road safety, given the high driving speeds of these scenarios. These maneuvers allow the analysis of the bidirectional behavior of vehicle movement and thus enrich the study of bidirectional driving profiles of drivers.
In this thesis, we present a study on the design of Cooperative advanced driver assistance systems (C-ADAS) and propose a conceptual architecture that includes the main elements related to road safety: the driver, the vehicle, and the environment, as well as the interrelation between these through a holistic and systemic approach. In this architecture, the remote operation of this C-ADAS based on the Internet of vehicles (IoV) paradigm is also considered, as well as the enabling technologies involved, the main evaluation mechanisms, and the performance metrics used in these systems. From data on real trajectories, we analyze bidirectional driving profiles in lane-changing maneuvers on highways, grouped according to the vehicle’s longitudinal and lateral movement behavior. We obtain an analytical description of these driving profiles, through logistic models, which describe the drivers’ behaviors during the execution of these maneuvers. This information improves the prediction accuracy of the most probable trajectory of the vehicle when drivers change lanes. These models were evaluated for many time windows of historical trajectory data, right and left turn maneuvers, different driving profiles for each type of maneuver, and various traffic lane configurations, the results obtained showed an accuracy greater than 92% in the detection of driving profile and greater than 99.1% in the particular driver detection.El diseño de sistemas de asistencia a la conducción para mejorar la seguridad vial ha estado presente desde los inicios de la propia industria automovilística. Estos sistemas han evolucionado en estrecha relación con los avances tecnológicos en las áreas de electrónica, informática y telecomunicaciones. Diferentes etapas han marcado esta evolución, desde la aparición de los primeros sistemas pasivos, la transición de estos a los llamados sistemas de asistencia activa y, más recientemente, la aparición de los sistemas de asistencia cooperativos, que incorporan elementos de comunicación. El diseño de estos sistemas guarda una relación estrecha y directa con los elementos principales relacionados con la seguridad vial: el conductor, el vehículo y el entorno. La ausencia de alguno de estos elementos o la no consideración de las diferentes interrelaciones entre ellos, tributan a una degradación de la seguridad vial.
El conductor es a día de hoy un elemento relevante para la seguridad vial, si bien se están dando los primeros pasos en la implementación de la conducción autónoma, la etapa actual de transición que involucra la coexistencia e integración de los vehículos autónomos con los vehículos tradicionales conducidos por un conductor humano, parece estar lejos de concluir en el corto y mediano plazo. Por ello es relevante considerar el estudio del conductor y sus diferentes perfiles de conducción en el diseño de los sistemas de asistencia, tanto para asistir al mismo en los vehículos no autónomos como para incorporar esta información relacionada a los conductores humanos en los vehículos autónomos, lo cual favorecerá la integración de estos en el escenario vial donde deben coexistir con el resto de los vehículos no autónomos. En la medida en que los vehículos autónomos conozcan mejor a los conductores humanos, mejor podrán interactuar con estos, lo cual tributa a favorecer la seguridad vial. Una de las formas más empleadas en la literatura para abordar el estudio de los perfiles de un conductor, es mediante el análisis de la trayectoria del vehículo. Las maniobras de cambio de carril en autopistas, constituyen particularmente un elemento de riesgo para la seguridad vial, dadas las altas velocidades a las que se circula en estos escenarios. Estas maniobras, permiten analizar el comportamiento bidireccional del movimiento del vehículo y con ello, enriquecer el estudio de perfiles de conducción bidireccionales de los conductores.
En esta tesis, presentamos un estudio sobre el diseño de C-ADAS y proponemos una arquitectura conceptual que incluye los elementos principales relacionados con la seguridad vial: el conductor, el vehículo y el entorno, así como la interacción entre estos mediante un enfoque holístico y sistémico. En esta arquitectura, se considera además la operación remota de este C-ADAS basado en el paradigma de IoV, así como las tecnologías facilitadoras involucradas, los principales mecanismos de evaluación y métricas de desempeño empleados en estos sistemas. Analizamos a partir de datos de trayectorias reales, perfiles de conducción bidireccionales en maniobras de cambio de carril en autopistas, agrupados según el comportamiento del movimiento longitudinal y lateral del vehículo. Obtenemos una descripción matemática de estos perfiles de conducción, mediante modelos logísticos, que describen el comportamiento de los conductores durante la ejecución de estas maniobras. Esta información mejora la precisión en la predicción de la trayectoria más probable del vehículo cuando los conductores cambian de carril. Estos modelos fueron evaluados para diferentes ventanas de tiempo de datos históricos de trayectoria, maniobras a la derecha y a la izquierda, diferentes perfiles de conducción para cada tipo de maniobra y distintas configuraciones de carril de circulación, los resultados obtenidos mostraron una precisión superior al 92% en la detección del perfil de conducción y superior al 99,1% en la detección de un conductor en particular.ANID, Beca Doctorado Nacional N°21180595ANID, Fondecyt Iniciación N°11200659ANID, Fondecyt Regular N°1241977ANID, Fondequip EQM180180ANID, Fondecyt Regular N°1220960ANID, Basal Project FB0008Facultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería EléctricaConcepció
Desempeño sísmico de pilotes geotérmicos.
No full textTesis presentada para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería con mención en Ingeniería Civil.Dada la necesidad presente de generar fuentes de energía sustentables, el uso de la energía geotérmica y las aplicaciones en el campo de la ingeniería civil se ha propuesto el uso de los Pilotes Geotérmicos, los cuales cumplen una función dual como intercambiadores de calor y cómo elementos de fundación. Durante su operación, los pilotes geotérmicos son sometidos a cambios de temperatura, los que inducen deformaciones y esfuerzos en el material circundante. La respuesta de la interfaz suelo-pilote, alterada por los cambios térmicos y sometida a cargas sísmicas, no es clara. Este estudio evalúa la respuesta sísmica de los pilotes geotérmicos, analizando desde una perspectiva multidisciplinaria los efectos de los ciclos térmicos sobre el suelo y el eventual cambio en su comportamiento mecánico y dinámico. Empleando PLAXIS 2D, se utiliza el método de elementos finitos para modelar un pilote geotérmico aislado sometido a variaciones de temperatura, carga estática y carga sísmica. Los ciclos térmicos producen una redistribución de los esfuerzos y variaciones en la resistencia de fuste en régimen estático. Se estudió la respuesta sísmica del pilote analizando el efecto de los ciclos térmicos en los asentamientos sísmicos obtenidos. Dichos asentamientos fueron fuertemente influenciados por el contenido de energía del movimiento incidente, el que se caracterizó por medio de la Duración Significativa (D05-95) y la Velocidad Absoluta Acumulada (CAV). Se obtuvo un grado elevado de correlación entre el CAV y los asentamientos sísmicos. Se encontraron diferencias entre un 3% y un 5% en los asentamientos sísmicos obtenidos para un mismo registro sísmico y distintos ciclos térmicos. Similarmente, se obtuvieron diferencias del 1% en la tensión admisible. El estudio realizado arroja luces sobre la aplicabilidad de los pilotes geotérmicos en ambientes activos sísmicamente.Given the need to change energy sources towards more sustainable systems, the use of geothermal energy and its application in the field of civil engineering has introduced the use of energy piles. During their operation, energy piles are subjected to temperature variations, which induce deformations and stress in the surrounding geomaterial. When this altered interface is subjected to earthquake loading, the system response is unclear. This study evaluates the seismic performance of energy piles, analyzing from a multidisciplinary perspective the effect of thermal cycles on soils and their eventual change in mechanical and seismic behavior. Using PLAXIS 2D, a finite element analysis of an energy pile subjected to temperature variations, static, and seismic loads was carried out. The thermal cycles produced a redistribution of stress and variations in their shaft resistance under a static scenario. We studied the seismic performance of the pile by analyzing the effect of the thermal cycles on the calculated seismic-induced settlements. These settlements were strongly influenced by the energy content of the incident motion, which was characterized by Significant Duration (D05-95) and Cumulative Absolute Velocity (CAV). From these intensity measures, CAV showed the strongest correlation with the observed seismic settlements. We found differences between 3% and 5% in the seismic settlements, when comparing models with different thermal cycles and the same seismic input. Furthermore, differences of 1% were obtained for the allowable pressure. Our investigation shades light into the suitability of energy piles in seismic environments.Facultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería CivilConcepció
Transformaciones alquímicas de no-equilibrio aplicadas a la ingeniería de proteínas.
No full textTesis presentada para optar al grado de Doctor/a en Ciencias con mención en Química.La ingeniería de proteínas es una disciplina que busca diseñar, modificar y optimizar proteínas con funciones específicas. En este campo, la ingenie ría de enzimas es una de las áreas más importantes debido a la relevancia de estos biocatalizadores en la biotecnología, la industria y la medicina. Ex perimentalmente, estas nuevas enzimas suelen ser obtenidas a través de la evolución dirigida, realizando múltiples ensayos de prueba y error. Debido al alto costo monetario y capital humano que implica realizar tales búsquedas aleatorias, es que nace el diseño racional de enzimas. Estos enfoques utilizan métodos computacionales basados en principios fisicoquímicos para postular variantes con propiedades específicas. Estas propiedades pueden clasificarse en termodinámicas y cinéticas, donde estas últimas definen la velocidad y el mecanismo por el cual ocurre una reacción, requiriendo información acerca de la ruptura y formación de enlaces. Debido a esto, los métodos computacionales utilizados deben considerar explícitamente los grados de libertad electrónicos, lo que limita las opciones a enfoques como cálculos de mecánica cuántica o simulaciones multiestados QM/MM. El alto costo computacional de estas técnicas limita el número de variantes a estudiar a sólo unos pocos ejemplares.
En esta tesis se desarrolló una nueva metodología basada en transformaciones alquímicas de no-equilibrio, para obtener el cambio en la energía libre de activación ∆∆G‡, producto de mutaciones. Este nuevo método es al menos un orden de magnitud más rápido que las metodologías QM/MM actualmente establecidas, debido a que basa sus fundamentos en simulaciones de mecánica molecular.
En las transformaciones alquímicas es necesario describir las interacciones del estado de transición a través de la mecánica molecular. Para lograr esto, se propuso un esquema de derivación de parámetros enlazantes basado en la matriz Hessiana del estado de transición y una modificación del método de Seminario. Los términos no enlazantes por su parte fueron derivados utilizando la densidad electrónica y el esquema de partición MBIS, basado en la teoría de átomos-en-moléculas (AIM).
Las transformaciones alquímicas en conjunto con la derivación de campos de fuerza fueron validadas en dos sistemas enzimáticos: Crotonil-CoA Carboxilasa/Reductasa (CCR) y Dihidrofolato Reductasa (DHFR). Los resultados mostraron que las transformaciones alquímicas logran reproducir tanto valores experimentales, como sus tendencias, con errores cercanos a la precisión química (1kcal/mol). Además, se evaluó la modificación de los parámetros no enlazantes de aminoácidos, logrando una mejora de hasta 3 kJ/mol en DHFR.
Una vez validada la metodología se aplicó a una enzima diseñada artificialmente para catalizar una reacción aldólica: la variante de Old Yellow Enzyme(OYE) Y187F. El mecanismo de esta nueva reacción aldólica en OYE se determinó mediante simulaciones multiestado QM/MM, utilizando el método de la cuerda adaptativa. Los resultados mostraron que la coenzima de mono nucleótido de flavina (FMN)transfiere un hidruroal sustrato 2-ciclohexenona, generando un enolato. Este intermediario a su vez ataca a una molécula de formaldehido, para formar la 2-metoxiciclohexenona posterior a su protonación. El camino de mínima energía libre obtenido por el método de la cuerda reveló que el paso limitante de la reacción era la transferencia de hidruro.
Identificado el paso limitante y caracterizado el estado de transición, se realizaron transformaciones alquímicas de no-equilibrio en OYE Y187F, para encontrar variantes catalíticamente más activas. Los resultados predigieron al menos 2 variantes que reducen la energía libre de activación, de las cuales, la doble mutante Y187F/T130W viene a ser la variante más prometedora con un ∆∆G‡ de-8.8 kJ/mol.
En resumen, esta tesis logró demostrar que las transformaciones alquímicas de no-equilibrio, permiten predecir variaciones de la constante de velocidad de reacción catalítica de enzimas con una precisión similar a la de métodos basados en primeros principios, pero al menos, a un décimo de su costo computacional. Esto abre la posibilidad de realizar un análisis a gran escala, lo que facilitaría la búsqueda de nuevas variantes enzimáticas en el campo de la ingeniería de proteínas.Protein engineering is a discipline that designs, modifies, and optimizes proteins for specific functions. Within this field, enzyme engineering is one of the most important areas due to the relevance of these biocatalysts in biotech nology, industry, and medicine. Experimentally, new enzymes are typically obtained through directed evolution, performing multiple trial-and-error es says. Given the human and financial resources required for such random pro cesses, rational enzyme design has emerged. This approach uses computatio nal methods and physical principles to propose variants with specific proper ties. Since kinetic properties require knowledge of the reaction mechanism, computational methods are limited to first-principles-based approaches, such as quantum mechanics (QM) calculations or multi-state QM/MM simula tions. However, their high computational cost restricts the number of variants to be studied to only a few.
This thesis proposes a new methodology based on non-equilibrium alche mical transformations to obtain the change in activation free energy, ∆∆G‡, induced by mutations. This new method is at least one order of magnitude faster than the currently well-established QM/MM methodologies, as it relies on purely classical molecular mechanics.
The alchemical transformations involve describing molecular interactions of transition states with molecular mechanics. To achieve this, a bonding pa rameter derivation scheme is proposed based on the Hessian matrix of the transition state and the modified Seminario method. Non-bonded interaction parameters are derived using the electron density of substrates and the MBIS partitioning scheme, based on the Atoms-in-Molecules (AIM) theory.
The alchemical transformations and force field parameterization were validated in two enzymatic systems: Crotonyl-CoA Carboxylase/Reductase (CCR) and Dihydrofolate Reductase (DHFR). The results show that the al chemical transformations successfully reproduce both experimental values and trends, with errors close to chemical accuracy (1 kcal/mol). Additionally, modifications to the non-bonded parameters of mutating amino acids in the alchemical transformations are evaluated, improving predictions by up to 3 kJ/mol in the DHFR system.
Once the methodology was validated, it was applied to an artificially de signed enzyme: the Y187F variant of Old Yellow Enzyme (OYE). Since this artificial variant catalyzes a new-to-nature aldol reaction in OYE, multi-state QM/MM simulations were performed using the adaptive string method to disclose the reaction mechanism. The results show that a flavin mononucleo tide (FMN) coenzyme transfers a hydride to 2-cyclohexenone, generating an enolate. This intermediate subsequently attacks formaldehyde molecule leading to 2-methoxycyclohexenone after protonation. The minimum free energy path obtained using the string method indicates that the rate-limiting step of the reaction is the hydride transfer.
After identifying the rate-limiting step and characterizing the transition state, non-equilibrium alchemical transformations were performed on OYE Y187F to find catalytically more active variants. The results predict at least twovariants that reduce the activation free energy. The Y187F/T130W double mutant is the most promising candidate, achieving a ∆∆G‡ of-8.8 kJ/mol.
In summary,this thesis demonstrates that non-equilibrium alchemical trans formations predict enzyme kinetic properties with a precision comparable to first-principles-based methods but at one-tenth of the computational cost. This breakthrough enables high-throughput analyses, fascilitating the disco very of new enzymatic variants in the field of protein engineering.ANID, Beca de Doctorado Nacional 21212208Facultad de Ciencias QuímicasDepartamento de FisicoquímicaConcepció
Efecto de temperatura y pluviosidad en la formación y proporción de madera temprana y tardía de Pinus radiata D. Don, y su efecto en la densidad básica de la madera.
No full textTesis presentada para optar al grado de Magíster en Ciencias Forestales.Se desarrollaron modelos para explicar el efecto de la temperatura y la precipitación en la variabilidad de la proporción de madera tardía en los anillos de crecimiento de Pinus radiata (D.Don), y su consiguiente impacto en la densidad básica de la madera. Se muestrearon 13 plantaciones sin manejo en edad de cosecha, pertenecientes a Forestal Arauco y Constitución S.A., distribuidas desde la Región del Maule hasta la Región del Biobío. En cada plantación, se establecieron 3 parcelas de 400 m², seleccionando un árbol en cada una para la extracción de tarugos de 12 mm de diámetro a 1,3 m de altura. Se utilizaron modelos lineales mixtos para analizar la proporción de madera tardía en función de la temperatura y la precipitación. Los resultados indicaron una correlación positiva y significativa entre la proporción promedio de madera tardía y la densidad básica de la madera (p< 0,05). Además, la temperatura máxima del trimestre más frío y la edad de la plantación fueron las variables más significativas para explicar la variabilidad de la proporción de madera tardía. El mejor modelo logró un error cuadrático medio de 39,91% y explicó el 34% de la variabilidad total al considerar efectos fijos y aleatorios (p< 0,1).Models were developed to explain the effect of temperature and precipitation on the variability of the proportion of latewood in the growth rings of Pinus radiata (D.Don), and its consequent impact on the basic density of the wood. Thirteen unmanaged plantations at harvest age, belonging to Forestal Arauco and Constitución S.A., were sampled, distributed from the Maule Region to the Biobío Region. In each plantation, 3 plots of 400 m² were established, selecting one tree in each for the extraction of 12 mm diameter cores at 1.3 m height. Mixed linear models were used to analyze the proportion of latewood as a function of temperature and precipitation. Results indicated a positive and significant correlation between the average proportion of latewood and the basic density of the wood (p< 0.05). Additionally, the maximum temperature of the coldest quarter and the age of the plantation were the most significant variables to explain the variability of the proportion of latewood. The best model achieved a mean squared error of 39.91% and explained 34% of the total variability by considering fixed and random effects.workload and lack of structured support limit their effectiveness. Further research on personalized approaches, hybrid methodologies, and institutional strategies that balance training and emotional well-being is recommended.Facultad de Ciencias ForestalesDepartamento de Manejo de Bosques y Medio AmbienteConcepció
Evaluación integrada de servicios ecosistémicos en la Cordillera de Nahuelbuta para la identificación de oportunidades de restauración.
No full textTesis presentada para optar al título de Ingeniero en Conservación de Recursos Naturales.Los servicios ecosistémicos (SE) son beneficios obtenidos por las personas a partir de los ecosistemas. La cordillera de Nahuelbuta, un hotspot de biodiversidad único, proporciona múltiples SE, pero ha sufrido una significativa degradación debido a la sustitución de sus ecosistemas, disminuyendo la capacidad de proveer servicios esenciales para el bienestar humano. Es necesario identificar oportunidades de restauración para recuperar la capacidad de provisión de los SE más demandados por sus habitantes. El presente estudio se enfocó en identificar oportunidades de restauración en la cordillera de Nahuelbuta mediante una evaluación integrada de SE a multiescala, para ello se aplicó una encuesta a actores relevantes destacando: Regulación del ciclo hidrológico y flujos hídricos, Control de erosión y Regulación de la temperatura, como los tres SE más demandados. Mediante análisis y modelamiento espacial se determinó su capacidad actual de provisión, diseñándose tres escenarios de restauración (A, B y C), que contemplaron el reemplazo de ecosistemas antrópicos por naturales bajo criterios de: protección de cursos de agua, rango altitudinal y tasa de erosión actual, a escala de paisaje y comunal, para las 20 comunas que componen su territorio, a fin de aumentar su capacidad de provisión futura. A escala de paisaje, el servicio Regulación del ciclo hidrológico y flujos hídricos, presentó el mayor aumento, con un 18 %, bajo el escenario B. A escala comunal, San Pedro de la Paz, presentó el mayor aumento para este mismo servicio, con un 66 %, bajo el escenario C. Las oportunidades de restauración identificadas deben ser integradas en los instrumentos de planificación territorial, considerando su alto potencial para proveer SE, el desafío está en diseñar configuraciones de escenarios adecuadas para mitigar los efectos de la degradación ambiental, conservar la biodiversidad y asegurar el bienestar humano de los habitantes de la cordillera de Nahuelbuta.Ecosystem services (ES) are benefits obtained by people from ecosystems. The Nahuelbuta mountain range, a unique biodiversity hotspot, provides multiple ES, but has suffered significant degradation due to the replacement of its ecosystems, decreasing the capacity to provide essential services for human well-being. It is necessary to identify restoration opportunities to recover the capacity to provide the ES most in demand by its inhabitants. The present study focused on identifying restoration opportunities in the Nahuelbuta mountain range through an integrated multi-scale evaluation of ES, for which a survey was applied to relevant stakeholders, highlighting: Regulation of the hydrological cycle and water flows, erosion control and temperature regulation, as the three ES most in demand. Three restoration scenarios (A, B and C) were designed, which contemplated the replacement of anthropic ecosystems with natural ones under the following criteria: protection of watercourses, altitudinal range and current erosion rate, at a landscape and communal scale, for the 20 communes that make up its territory, in order to increase its future supply capacity. At the landscape scale, the service Regulation of the hydrological cycle and water flows presented the greatest increase, with 18%, under scenario B. At the communal scale, San Pedro de Paz presented the greatest increase for this same service, with 66%, under scenario C. At the communal scale, San Pedro de la Paz, presented the highest increase for this same service, with 66 %, under scenario C. The restoration opportunities identified should be integrated into the territorial planning instruments, considering their high potential to provide ES, the challenge is to design appropriate scenario configurations to mitigate the effects of environmental degradation, conserve biodiversity and ensure the human wellbeing of the inhabitants of the Nahuelbuta mountain range.ANID, Proyecto Fondecyt 1181374: "A spatially explicit approach for an integrated assessment of ecological integrity and ecosystem services in agro-forestry landscapes".Facultad de Ciencias ForestalesDepartamento de Manejo de Bosques y Medio AmbienteConcepció