Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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First-principles study on the influence of oxidation in superconducting resonators based on α-tantalum
No full textEsta tesis presenta un estudio computacional empleando primeros principios con la Teoría del Funcional de la Densidad, enfocado en la influencia de la oxidación en interfases formadas por α-tántalo y óxido de aluminio (Al2O3), materiales de relevancia para resonadores superconductores. Se construyeron doce modelos de interfase que consideran las orientaciones cristalinas (111) y ( ̅1 ̅1 ̅1) del α-Ta, así como dos terminaciones superficiales de Al2O3. La estabilidad termodinámica de cada sistema se evaluó mediante el cálculo de energía de formación de interfase bajo condiciones químicas variables de Ta, Al y O. Los resultados muestran que ciertas configuraciones alcanzan una mayor estabilidad dependiendo del entorno químico, especialmente en función del contenido relativo de Al y O en el sustrato. Además, se observó que las dos direcciones cristalinas evaluadas presentan comportamientos energéticos similares, lo que sugiere que no existe una dirección de crecimiento preferencial en términos de estabilidad termodinámica. Esta equivalencia permite seleccionar un conjunto reducido de modelos representativos para los análisis electrónicos detallados. Adicionalmente, se llevaron a cabo análisis de densidad de estados, función de localización de electrones y diferencias de densidad de carga, que permitieron identificar modificaciones en la distribución electrónica debido a la interacción entre el Ta y el sustrato. Los resultados demuestran que la oxidación en la interfase modifica levemente la estructura electrónica del tántalo, afectando potencialmente el desempeño de dispositivos superconductores. Este estudio proporciona información clave para el diseño de interfases más estables y eficientes en aplicaciones cuánticas.This thesis presents a computational study based on first-principles methods within the framework of Density Functional Theory, focusing on the influence of oxidation at interfaces formed by α-tantalum and aluminum oxide (Al2O3), materials of interest for superconducting resonators. Twelve interfacial models were constructed, considering (111) and ( ̅1 ̅1 ̅1) crystallographic orientations of α-Ta as well as two distinct surface terminations of Al2O3. The thermodynamic stability of each system was evaluated by calculating the interface formation energy under varying chemical conditions involving Ta, Al, and O. The results show that certain configurations become more stable depending on the chemical environment, particularly the relative content of Al and O in the substrate. Moreover, both crystallographic orientations displayed comparable energetic behavior, suggesting the absence of a preferential growth direction in terms of thermodynamic stability. This equivalence enables the selection of a reduced set of representative models for detailed electronic analyses. Additional investigations included density of states, electron localization function, and charge density difference analyses, which revealed modifications in the electronic distribution caused by the interaction between Ta and the substrate. The results indicate that oxidation at the interface slightly alters the electronic structure of tantalum, potentially impacting the performance of superconducting devices. Overall, this study provides valuable insights for designing more stable and efficient interfaces for quantum applications
Study of pyrene-tolerant fungal diversity isolated from the rhizosphere of Salicornia spp., and its interaction with hycrocarbonoclastic halophyte bacteria
No full textEl crecimiento humano, la industrialización y la expansión del transporte han dañado ecosistemas terrestres y acuáticos. Entre las principales fuentes de contaminación están los hidrocarburos, y sus derivados usados en industrias como la agrícola, marítima y portuaria, además de aguas residuales. Los componentes predominantes en los residuos de las fuentes de contaminación antes mencionadas son los Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos (HAPs), incluido el pireno, los cuales representan un importante riesgo para la salud de los seres humanos y zonas de alta importancia ecológica como los estuarios. Tomando en cuenta lo anterior, es necesario implementar y promover estrategias con un mayor alcance de remediación de los ecosistemas usando plantas nativas y a los microorganismos asociados a ellas. En este trabajo, se realizó un estudio de caracterización de especies fúngicas cultivables en pireno y aislados de la rizósfera de la planta halófita Salicornia spp. del Estero Punta Banda, Ensenada, Baja California, México. De igual manera, se estudió la interacción de los hongos aislados de Salicornia spp. con las cepas bacterianas halófilas hidrocarbonoclastas Salinicola tamaricis CSA4-1, Microbacterium esteraromaticum CSA25y Kocuria sp. HC51 aisladas de sedimentos marinos de la Costa Noroccidental de Baja California. Se aislaron 19 hongos filamentosos tolerantes a pireno, de los cuales Fusarium sp. cepa SsA14 y Aspergillus sp. cepa Ss27 interactuaron de manera positiva con las bacterias hidrocarbonoclastas mencionadas anteriormente. La identificación molecular sugirió las especies Fusarium equiseti y Aspergillus ochraceus, las cuales son candidatas potenciales para continuar estudios de interacción planta-bacteria-hongo que permitan eficientizar la fitorremediación de ambientes acuáticos contaminados con pireno.Terrestrial and aquatic ecosystems have been polluted by human development, such as urban growth and industrialization. Hydrocarbons derived from agriculture, the marine industry, and port activities are the primary sources of pollution. The predominant components of hydrocarbon pollutants are Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs), including pyrene, which threaten human health and ecological conservancy, such as estuaries. The abovementioned highlights the need to implement and promote remediation strategies using native plants and their associated microbiome. This study focused on characterizing the pyrene-cultivable fungi associated with the rhizosphere of Salicornia spp. from the Punta Banda Estuary, Ensenada, Baja California. Also, interaction studies were carried out between the fungal isolates and the hycrocarbonoclastic halophyte bacteria species Salinicola tamaricis CSA4-1, Microbacterium esteraromaticum CSA25 and Kocuria sp. HC51 isolated from marine sediments. Nineteen filamentous pyrene-tolerant fungi were isolated, from which Fusarium sp. SsA14 and Aspergillus sp. Ss27 strains had a positive interaction with all bacteria. Molecular identification suggested that Fusarium equiseti and Aspergillus ochraceus have the potential for future plant-bacteria-fungi interaction studies, which will generate knowledge to increase the efficiency of phytoremediation applications in aquatic environments
Joint 1D Inversion of Vertical Electric and Transient Electromagnetic Sounding data
No full textLos Sondeos Eléctricos Verticales (SEV) y los sondeos Transitorios Electromagnéticos (TEM) son técnicas frecuentemente usadas para estimar la resistividad eléctrica del subsuelo. En los SEVs se inyecta una corriente DC al terreno con dos electrodos de corriente y se mide la diferencia de potencial resultante con otro par de electrodos. En los sondeos TEM también se crea una corriente en el subsuelo, pero ésta se genera inductivamente al cortar la corriente en una espira de alambre aislado colocada sobre el terreno. La respuesta del subsuelo se registra con la variación temporal del voltaje inducido en una bobina de alambre situada cerca de la espira transmisora. Ambos métodos se usan para estimar la variación vertical de la resistividad (llamada uni-dimensional o 1D) en la vecindad de los sondeos, lo cual es usado en una amplia variedad de aplicaciones exploratorias. Puesto que la base física de estos métodos es diferentes, cada uno tiene sus ventajas y desventajas. El objetivo de realizar una inversión conjunta es que ellas se compensen y así aumentar la resolución de los parámetros de los modelos conjuntos. Por medio de la simulación numérica se analizaron las fortalezas y debilidades de estos dos métodos en profundidades someras, intermedias y altas. El programa de inversión conjunta se probó satisfactoriamente con datos sintéticos y con datos reales de la zona geotérmica de Las Tres Vírgenes, Baja California Sur. En ésta se corroboró la mejoría en las resoluciones de los parámetros de los modelos conjuntos respecto a los individuales, el efecto nocivo del ruido en ambos métodos, el efecto de heterogeneidades someras de la resistividad y la mayor sensibilidad a conductores del método TEM. Por otro lado, la aplicación de la inversión conjunta a pares de sondeos en la zona agrícola del Valle de Guaymas, Sonora no dio resultados satisfactorios, aparentemente por que los datos de los dos tipos de sondeos son contradictorios. Sin embargo, estas discrepancias se pueden explicar por un avance importante de la intrusión de agua marina en el lapso de 21 años entre las fechas en las que se adquirieron los dos tipos de sondeos.The Vertical Electrical Soundings (VES) and Transient Electromagnetic Soundings (TEM) are techniques frequently used to estimate the subsurface electrical resistivity. In VES, a DC current is injected to the ground with two current electrodes and the resulting potential difference is measured with another pair of electrodes. In TEM, a current is also created in the subsurface, but it’s generated inductively by cutting the current in an insulated wire coil laid on the ground. The subsurface response is recorded with the time variation of voltage induced in a wire loop near the transmitting loop. Both methods are used to estimate the vertical variation of resistivity (called one-dimensional or 1D) in the vicinity of the soundings, used by a wide variety of exploratory applications. As the underlying physics of these methods is different, each one has its advantages and disadvantages. The goal of a joint inversion is that they compensate each other resulting with a resolution improvement in the parameters of the joint model. With numerical simulation the strengths and weaknesses of the methods were analyzed in shallow, intermediate, and large depths. The joint inversion program was successfully tested with synthetic data and actual field data from the Las Tres Virgenes geothermal zone, Baja California Sur. In this zone the resolution improvement of the joint models was confirmed, the effect of noise in both methods, the effect of shallow resistivity heterogeneities, and the greater sensitivity to conductors of the TEM method. The joint inversion of several pairs of soundings in the agricultural Guaymas Valley, Sonora did not give good results, apparently because there are contradictions between the two types of data. However, these discrepancies can be explained by a significant advancement of the intrusion of sea water in the 21 years between the dates of acquisition of the two types of soundings
Concentraciones, flujos y tasas de acumulación de carbono orgánico en el Golfo de México
No full textIn this work, we present evidence of the interaction between the dynamics of particulate organic carbon in the water column, their fluxes, and accumulation in the deep region of the Gulf of Mexico and analyze the variables that control their concentration in the water column, its transport to the bottom, and its storage in sediments. Mesoscale oceanic processes, especially cyclonic and anticyclonic eddies, influence the distribution and concentration of organic carbon in the water column. Cyclonic eddies promote the ascent of nutrients at their center, boosting primary productivity and increasing POC concentrations, while anticyclonic eddies generate nutrient-poor conditions at their core and decrease POC concentrations. In the Perdido and Coatzacoalcos regions, organic carbon fluxes reflect seasonal patterns and pulses associated with both local processes and interactions between continental and local oceanographic sources. We present observations on the role of the interaction between eddies and the continental shelf currents generating an offshore transport of nutrient and chlorophyll-rich waters, which intensify the export of organic carbon in these regions. Sediment core analysis reveals a spatial variability in organic carbon accumulation rates in areas with characteristic geomorphological features, such as Campeche seamounts and canyons. Sediment organic carbon consumption rates are higher in areas of higher fluxes, indicating that benthic communities and bioturbation play an important role in modulating carbon storage in these deep-sea environments. This study highlights the importance of the interaction between physical and biological processes in the GoM carbon dynamics, where mesoscale eddies, continental inputs, and geomorphological features regulate organic carbon distribution, flux, and final storage. The findings contribute to a better understanding of carbon sequestration mechanisms in deep-sea environments and offer information that can help anticipate how the carbon cycle might respond to future environmental and climatic changes in the GoM.Este trabajo estudia la dinámica del carbono orgánico particulado (COP) en la columna de agua, sus flujos y acumulación en la región profunda del golfo de México (GoM), analizando las variables que regulan su concentración, su transporte hacia el fondo y su almacenamiento en sedimentos. Los procesos oceánicos de mesoescala, especialmente los remolinos ciclónicos y anticiclónicos, influyen sobre su distribución y concentración. Los remolinos ciclónicos promueven el ascenso de nutrientes, impulsando la productividad primaria aumentando las concentraciones de COP, mientras que los remolinos anticiclónicos generan condiciones pobres en nutrientes, disminuyendo las concentraciones de COP. En las regiones de Perdido y Coatzacoalcos, los flujos de carbono orgánico reflejan patrones estacionales y pulsos de alta concentración, asociados tanto a procesos locales como a interacciones entre fuentes continentales y oceanográficas regionales. En particular, se observó como la llegada de los remolinos a la plataforma continental, generan un transporte costa afuera de aguas ricas en nutrientes y clorofila, lo que intensifica la exportación de carbono orgánico en estas regiones. El análisis de los núcleos de sedimento revela una variabilidad espacial en las tasas de acumulación de carbono orgánico en áreas con ciertas características geomorfológicas como los montes submarinos y cañones de Campeche. Las tasas de consumo de carbono orgánico en sedimentos son mayores en áreas de mayor flujo, lo que indica que las comunidades bentónicas y la bioturbación juegan un papel importante en la modulación del almacenamiento de carbono en estos ambientes profundos. Este estudio destaca la importancia de la interacción entre los procesos físicos y biológicos en la dinámica del carbono en el GoM, donde los remolinos de mesoescala, aportes continentales y de características geomorfológicas del fondo regulan la distribución, el flujo, el almacenamiento y el secuestro de carbono orgánico en los sedimentos. Los hallazgos contribuyen a comprender mejor los mecanismos de secuestro de carbono en ambientes profundos y ofrecen información que puede ayudar a anticipar como el ciclo del carbono podría responder a futuros cambios ambientales y climáticos en el GoM
Design and Evaluation of Conversational Agents to Improve Digital Commensality through Mindfulness Techniques
No full textLa comensalidad digital engloba las actividades que las personas realizan al comer acompañadas de tecnología. Los estudios sugieren que, en su mayoría, la tecnología durante las comidas suele ser una fuente de distracción que reduce la atención en los alimentos, lo que abre una oportunidad para diseñar soluciones tecnológicas que promuevan hábitos saludables al comer. Esta tesis aborda el diseño, implementación y evaluación de tecnologías interactivas para mejorar la comensalidad digital. Primeramente, se lleva a cabo un estudio de campo para identificar los comportamientos alimentarios y las oportunidades de mejora en este ámbito. Posteriormente, se diseñaron y evaluaron tecnologías con agentes conversacionales para enriquecer y mejorar la comensalidad. En un primer experimento entre-sujetos con 22 participantes, se comparó un agente conversacional que implementaba técnicas de atención plena durante una degustación de té, demostrando que esta tecnología mejora la experiencia hedónica del usuario. En un segundo experimento, con 40 participantes, se evaluó un agente conversacional orientado a la tarea de cocinar, mostrando que las técnicas de atención plena no solo mejoraban la experiencia hedónica, sino también la atención en los alimentos. Finalmente, se implementó un agente conversacional generativo, impulsado por grandes modelos de lenguaje, en un escenario de una cata de vinos, evaluado en un experimento intra-sujetos con 30 participantes. Los resultados indicaron un aumento en la experiencia hedónica, la atención en alimentos y bebidas, así como un mayor involucramiento del usuario debido a las capacidades de diálogo natural del agente. En conclusión, los experimentos realizados durante esta tesis demostraron la efectividad de los agentes conversacionales que integran técnicas de atención plena para mejorar la experiencia, la atención en los alimentos y el involucramiento en la comensalidad digital.Digital commensality encompasses the activities people engage in while eating, accompanied by technology. Studies suggest that, for the most part, technology used during meals tends to be a source of distraction that reduces attention to the food, which opens an opportunity to design technological solutions that promote healthy eating habits. This thesis addresses the design, implementation, and evaluation of interactive technologies to enhance digital commensality. First, a field study was conducted to identify eating behaviors and opportunities for improvement in this area. Subsequently, conversational agent-based technologies were designed and evaluated to enrich and improve commensality. In a first between-subjects experiment with 22 participants, a conversational agent implementing mindfulness techniques during a tea tasting was compared, showing that this technology enhances the user’s hedonic experience. In a second experiment, with 40 participants, a task-oriented conversational agent for cooking was evaluated, demonstrating that mindfulness techniques not only improved the hedonic experience but also increased attention to the food. Finally, a generative conversational agent, powered by large language models, was implemented in a wine-tasting scenario, evaluated in a within-subjects experiment with 30 participants. The results indicated an increase in hedonic experience, attention to food and beverages, and greater user engagement due to the agent’s natural dialogue capabilities. In conclusion, the experiments conducted in this thesis demonstrated the effectiveness of conversational agents that integrate mindfulness techniques to enhance the experience, attention to food, and engagement in digital commensality
A note on free and forced Rossby wave solutions: the case of a 2 straight coast and a channel
No full textThe free Rossby wave (RW) solutions in an ocean with a straight coast when the offshore wavenumber of incident (l1) and reflected (l2) wave are equal or complex are discussed. If l1 = l2 the energy streams along the coast and a uniformly valid solution cannot be found; if l1,2 are complex it yields the sum of an exponentially decaying and growing (away from the coast) Rossby wave. The channel does not admit these solutions as free modes.
If the wavenumber vectors of the RWs are perpendicular to the coast, the boundary condition of no normal flow is trivially satisfied and the value of the streamfunction does not need to vanish at the coast. A solution that satisfies Kelvin's theorem of time-independent circulation at the coast is proposed.
The forced RW solutions when the ocean's forcing is a single Fourier component are studied. If the forcing is resonant, i.e. a free Rossby wave (RW), the linear response will depend critically on whether the wave carries energy perpendicular to the channel or not. In the first case, the amplitude of the response is linear in the direction normal to the channel, y, and in the second it has a parabolic profile in y. Examples of these solutions are shown for channels with parameters resembling the Mozambique Channel, the Tasman Sea, the Denmark Strait and the English Channel. The solutions for the single coast are unbounded, except when the forcing is a RW trapped against the coast. If the forcing is non-resonant, exponentially decaying or trapped RWs could be excited in the coast and both the exponentially “decaying” and exponentially “growing” RW could be excited in the channel
Extraction and characterization of bioactive compounds by the dinoflagellate Amphidinium eilatiense with cytotoxic potential against cancer cells lines
No full textEl número de nuevos casos y muertes a causa del cáncer ha aumentado significativamente en las últimas décadas y es un problema de salud pública a nivel mundial. Una cantidad importante de casos se han relacionado con la resistencia de las células cancerosas a las terapias actuales. Los dinoflagelados marinos son una fuente prometedora en la búsqueda de nuevos metabolitos secundarios con potencial citotóxico y antiproliferativo para el tratamiento del cáncer y otras enfermedades. El género Amphidinium incluye especies bentónicas y ticoplanctónicas, y algunas de ellas producen compuestos bioactivos con actividades antifúngicas, hemolíticas y citotóxicas. En este estudio se evaluó el potencial citotóxico de metabolitos secundarios presentes en los extractos de tres cepas de Amphidinium eilatiense mediante un enfoque de fraccionamiento guiado por bioensayo y análisis metabolómico no dirigido.En este estudio se evaluó el potencial citotóxico de metabolitos secundarios presentes en los extractos de tres cepas de Amphidinium eilatiense mediante un enfoque de fraccionamiento guiado por bioensayo y análisis metabolómico no dirigido. El objetivo principal fue extraer y caracterizar la fracción con mayor actividad citotóxica sobre líneas celulares de cáncer de mama y pulmón. Los resultados de la caracterización indicaron que las tres cepas corresponden a Amphidinium eilatiense. El fraccionamiento guiado por bioensayo mostró que los extractos y las fracciones poseen actividad citotóxica sobre tres líneas de cáncer de mama (MCF-7, MDA-MB-231 y T47D) y cuatro de pulmón (A549, H661, H1437, H1563). Estos extractos crudos no mostraron una disminución en la viabilidad celular de la célula sana de fibroblastos de pulmón (MRC-5). Las fracciones FNP-5 y FNP-6 mostraron mayor actividad citotóxica sobre las líneas MDA-MB-231 y H1563, que fueron las más sensibles a los extractos y no mostraron efectos citotóxicos sobre la línea celular sana. Para identificar los posibles compuestos responsables de la actividad observada, se realizó un análisis de metabolómica no dirigida mediante cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas de alta resolución de las fracciones FNP-5 y FNP-6. Los datos obtenidos fueron comparados con bases de datos públicas de Global Natural Products Social Molecular Networking (GNPS), y complementados con herramientas in silico para la predicción estructural y la anotación de metabolitos. A través de este análisis se identificaron grupos moleculares cThe number of new cancer cases and deaths has increased significantly in recent decades, becoming a global public health problem. Notably, many recent and untreatable cases are linked to cancer cells' resistance to current anticancer therapies. Marine dinoflagellates represent a promising resource for discovering new secondary metabolites with cytotoxic and antiproliferative potential for treating cancer and other diseases. The dinoflagellate genus Amphidinium includes both tychoplanktonic and benthic species, with some producing bioactive compounds that exhibit antifungal, hemolytic, and/or cytotoxic activities. The cytotoxic effect is particularly significant, as conventional cancer treatments often pose challenges due to side effects (among other factors) that current therapies generate in patients. In this study, the cytotoxic potential of secondary metabolites presents in crude extracts of three Amphidinium strains, confirmed by molecular and morphological characterization to belong to A. eilatiense, was evaluated using a bioassay-guided fractionation approach combined with untargeted metabolomic analysis. The main objective was to characterize the fractions with the highest cytotoxic activity against breast and lung cancer cell lines. Cytotoxicological screening after bioassay-guided fractionation showed that the fractions of strains AeSQ172, AeSQ177, and AeSQ181 all exhibit cytotoxic activity against three breast cancer cell lines (MCF-7, MDA-MB-231, and T47D) and four lung cancer lines (A549, H661, H1437, and H1563). In contrast, these methanolic extracts did not reduce the viability of the lung fibroblast healthy cell line (MRC-5). Moreover, sub-fractions FNP-5 and FNP-6 showed the highest cytotoxic activity against the MDA-MB-231 and H1563 lines, which were the most sensitive to the extracts. These fractions also did not show cytotoxic effects on the healthy fibroblast cell line. An untargeted metabolomic analysis was conducted by liquid chromatography coupled to high-resolution mass spectrometry on fractions FNP-5, and FNP-6 to identify the potential compounds responsible for the observed bioactivity. The data obtained were compared with public databases from the Global Natural Products Social Molecular Networking (GNPS) and complemented with in silico tools for structural prediction and metabolite annotation. Untargeted metabolomics analysis identified molecular groups with structural features compatible with previously reported compounds wit
Doping of graphene with nitrogen and modulation of nitrogen species for electrochemical applications
No full textEste trabajo se centra en la síntesis y caracterización de óxido de grafeno (GO) y en la modulación de las especies de oxígeno presentes en su superficie. Se emplearon diversas técnicas de caracterización, como la termogravimetría (TGA) y la espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS), para comprender la correlación entre las distintas especies de oxígeno y optimizarlas de manera sistemática. Se destacaron factores clave, como el medio de dispersión, la temperatura de evaporación del agua y la técnica utilizada para dispersar el GO en el solvente, los cuales resultaron cruciales para mejorar la mezcla de precursores nitrogenados con el GO. Además, se estudió la interacción entre el GO y la melamina, evaluando el efecto de la temperatura y el medio en dicha interacción. Asimismo, se logró sintetizar grafeno dopado con nitrógeno utilizando el GO como plantilla, obteniendo un material de alta calidad. Mediante tratamientos térmicos, se analizó el proceso de dopaje, así como la desorción y selectividad de las especies nitrogenadas. Se observó que, a temperaturas superiores a 700°C, el nitrógeno incorporado comienza a desorberse, con variaciones según su estabilidad térmica. Un tratamiento adicional a 900°C optimizó las especies nitrogenadas presentes en la muestra previamente dopada a 700°C, alcanzando un contenido óptimo de nitrógeno. Las evaluaciones electroquímicas revelaron que, incluso con un tratamiento térmico inicial a 900°C, se obtuvo una selectividad en las especies nitrogenadas similar a la alcanzada tras un postratamiento, lo que sugiere la posibilidad de omitir un paso adicional de tratamiento térmico. Esta selectividad no solo facilita la modulación de las especies nitrogenadas, sino que también favorece su aplicación en reacciones electroquímicas clave, como la reacción de reducción de oxígeno (ORR), representando un avance significativo en el desarrollo de materiales para futuras aplicaciones electroquímicas.This work focuses on the synthesis and characterization of graphene oxide (GO) and the modulation of oxygen species present on its surface. Various characterization techniques, such as thermogravimetric analysis (TGA) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), were employed to understand the correlation between different oxygen species and systematically optimize them. Key factors such as the dispersion medium, water evaporation temperature, and the technique used to disperse GO in the solvent were identified as crucial for improving the mixing of nitrogen precursors with GO. Additionally, the interaction between GO and melamine was studied, evaluating the influence of temperature and medium on this interaction. Furthermore, nitrogen-doped graphene was successfully synthesized using GO as a template, obtaining a high-quality material. Thermal treatments provided insights into the doping process, as well as the desorption and selectivity of nitrogen species. It was observed that at temperatures above 700°C, the incorporated nitrogen begins to desorb, with variations depending on its thermal stability. An additional treatment at 900°C optimized the nitrogen species in the sample previously doped at 700°C, achieving an optimal nitrogen content. Electrochemical evaluations revealed that even with an initial thermal treatment at 900°C, a nitrogen species selectivity similar to that obtained after a posttreatment was achieved, suggesting the possibility of omitting an additional thermal treatment step. This selectivity not only facilitates the modulation of nitrogen species but also enhances their application in key electrochemical reactions, such as the oxygen reduction reaction (ORR), representing a significant advancement in the development of materials for future electrochemical applications
VLP’s containing mesoporous silica nanoparticles with chemotherapeutic molecules: ATRA and ChMAP-28
No full textLa leucemia promielocítica aguda (LPA) es un subtipo de leucemia mieloide aguda que, hasta el siglo pasado, era uno de los cánceres más agresivos y con mayor morbilidad. Aunque actualmente este tipo de cáncer puede ser curable, su tratamiento sigue presentando desafíos clínicos y económicos. Uno de los principales problemas es la aparición del síndrome del ácido retinoico, un efecto secundario del tratamiento con ácido holo-trans-retinoico (ATRA), que a menudo debe administrarse en dosis elevadas para mejorar la respuesta terapéutica. A diferencia de otros tipos de cáncer, la LPA no permite tratamientos localizados, ya que el tumor es líquido y hay pocos tratamientos dirigidos disponibles. En este trabajo de investigación se desarrolló un sistema nanométrico (nanosistema) híbrido basado en partículas tipo virus (VLP) a partir de la proteína de cápside (CP) del virus del mosaico del bromo (BMV) y nanopartículas de sílice mesoporosa (MSN) para el transporte de ATRA. También se probó que las partículas híbridas (VLP-MSN) pueden ser modificadas superficialmente para mejorar su selectividad hacia las células de LPA mediante la funcionalización con el péptido ChMAP-28 demostrando que la cobertura con proteína de cápside del BMV tiene la ventaja de actuar como una plataforma para realizar modificaciones superficiales en el nanosistema. Para el desarrollo de este nanovehículo se sintetizaron partículas MSN de 20 nm, a partir un método sol-gel modificado con un alto rendimiento de nanopartículas monodispersas (0.5 mg/mL). Además, se reporta por primera vez la síntesis de VLP’s con MSN como cargo, logrando su encapsidación y generando partículas tipo virus con un rango de tamaño entre 19 y 36.5 nm, con un tamaño promedio de 28 nm, similar al virus nativo. Así también, se demostró que las VLP-MSN cargadas con ATRA pueden liberarlo de manera prolongada en medio salino pH 7.4 a 36°C in vitro, mostrando un mecanismo de liberación bifásica. La síntesis de este nanosistema y los resultados obtenidos en este trabajo de investigación abren la oportunidad para futuros estudios que guíen al posible uso terapéutico.Acute promyelocytic leukemia (APL) is a subtype of acute myeloid leukemia that, until the last century, was one of the most aggressive and high-morbidity cancers. Although this type of cancer is now potentially curable, its treatment still poses clinical and economic challenges. One of the main issues is the occurrence of retinoic acid syndrome, a side effect of treatment with all-trans retinoic acid (ATRA), which often requires high doses to enhance therapeutic response. Unlike other types of cancer, APL does not allow localized treatments as the tumor is liquid, and few targeted treatments are available. This research developed a nanometric system (nanosystem) based on virus-like particles (VLP) derived from the capsid protein (CP) of brome mosaic virus (BMV) and mesoporous silica nanoparticles (MSN) for transporting ATRA. It was also demonstrated that the hybrid particles (VLP-MSN) can be surface modified to enhance their selectivity toward APL cells through functionalization with the ChMAP-28 peptide. This modification shows that the capsid protein of BMV serves as a platform to perform superficial nanosystem adjustments. To develop this nanocarrier, MSN particles of 20 nm were synthesized using a modified sol-gel method with a high yield of monodisperse nanoparticles (0.5 mg/mL). Additionally, this research reports for the first time the synthesis of VLPs with MSN as cargo, achieving encapsidation and generating virus-like particles ranging in size from 19 to 36.5 nm, with an average size of 28 nm, similar to the native virus. Furthermore, it was demonstrated that VLP-MSN loaded with ATRA could release the drug in a prolonged manner in saline medium at pH 7.4 and 36°C in vitro, exhibiting a biphasic release mechanism. The synthesis of this nanosystem and the findings of this research pave the way for future studies that could lead to its therapeutic application
Spectral translation of photonic states via the difference-frequency generation process
No full textEn respuesta a la creciente demanda de tecnologías emergentes como la computación cuántica, los estados de luz no clásicos se han convertido en un recurso clave para procesar información de manera más eficiente. En este contexto, es fundamental implementar procesos que permitan la manipulación de sistemas fotónicos. En este trabajo de tesis se describe el diseño e implementación de un proyecto para la demostración del fenómeno de traslación espectral de un campo óptico, como resultado del proceso no lineal de tercer orden conocido como generación de diferencia de frecuencias. Este fenómeno consiste en la aniquilación de un fotón señal de entrada con una frecuencia específica y la creación subsecuente de un fotón de salida con una frecuencia distinta, pero que preserva las características del estado fotónico original. El diseño experimental incluye dos etapas principales. En la primera, se generan pares de fotones correlacionados en una fibra óptica birrefringente tipo “Bow-Tie”, mediante el proceso de mezclado de cuatro ondas espontáneo. En la segunda etapa, del estado de dos fotones, los fotones generados en uno de los modos se dirigen a una segunda fibra birrefringente, específicamente una fibra de cristal fotónico, donde experimentan traslación espectral mediante el proceso de generación de diferencia de frecuencias. Con el propósito de identificar las condiciones óptimas para la demostración del proceso de traslación espectral en las fibras ópticas disponibles, se realizaron simulaciones del empatamiento de fases para los dos procesos no lineales involucrados en la propuesta experimental. Asimismo, se llevaron a cabo simulaciones de las propiedades espectrales de los estados cuánticos en ambos procesos, lo que permitió validar los resultados experimentales. En el proyecto, se midieron los espectros de los estados de entrada y salida al proceso de generación de diferencia de frecuencias. La técnica utilizada para obtener los espectros fue la de conteo de fotones con resolución espectral. Los resultados obtenidos confirmaron el proceso de traslación espectral y constituyen un paso previo a una futura serie de experimentos dirigidos a la demostración de compuertas cuánticas basadas en este proceso.In response to the growing demand for emerging technologies such as quantum computing, non-classical states of light have become a key resource for processing information more efficiently. In this context, it is essential to implement processes that allow the manipulation of photonic systems. This thesis describes the design and implementation of an experiment to demonstrate the phenomenon of spectral translation of an optical field due to the third-order nonlinear process known as difference frequency generation. This phenomenon consists of the annihilation of an input signal photon with a specific frequency and the subsequent creation of an output photon with a different frequency, but which preserves the characteristics of the original photonic state. The designed project includes two main stages. In the first stage, correlated photon pairs are generated in a birefringent “Bow-Tie” optical fiber, through the spontaneous four-wave mixing process. In the second stage, of the two-photon state, the photons generated in one of the modes are directed to a second birefringent fiber, specifically a photonic crystal fiber, where they undergo spectral translation through the difference frequency generation process. Phasematching simulations were performed for the two nonlinear processes in the experimental proposal to identify the optimal conditions for demonstrating the spectral translation process in the available optical fibers. Likewise, simulations of the spectral properties of the quantum states in both processes were carried out, which allowed the experimental results to be validated. In the designed project, the spectra of the input and output states to the difference frequency generation process were measured by using spectrally resolved photon counting. The results confirmed the spectral translation process and constituted a preliminary step to a future series of experiments to demonstrate quantum gates based on this process