Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Laccase immobilization analysis on silicon dioxide based nanostructured supports by molecular simulations
No full textLos bionanomateriales (BNM) son conjugados de moléculas biológicas y materiales nanoestructurados que pueden llegar a tener un amplio rango de aplicaciones en sensores, industria o el medio ambiente. Entre los diferentes factores que afectan su desempeño encontramos los modos de unión entre ambos componentes y la orientación que tienen entre ellos. Dichos factores pueden ser estudiados mediante el análisis de la interfase bio-nano (INB), la cual, puede ser estudiada con el uso de herramientas de química computacional, como por ejemplo, la dinámica molecular, entre otras. Un BNM de interés es el formado por la enzima lacasa en poros mesoporosos de sílice, el cual puede ser aplicado en la industria textil, papelera, analítica y tratamiento de agua, para degradar contaminantes fenólicos. En estos BNM, se espera que el soporte de sílice tenga un efecto protector ante varios factores fisicoquímicos, entre ellos, el pH. El objetivo del presente trabajo fue caracterizar la inmovilización de la enzima lacasa (L) de Coriolopsis gallica mediante dinámica molecular y métodos de cálculo de energía libre de punto final, en tres distintos soportes de sílice mesoporosa. Se caracterizó el efecto del tamaño del poro de sílice en soportes con 7.2 nm (R), 18 nm (C) y baja curvatura (P), así como el efecto del soporte a pH 3, 5 y 7. Asimismo, se cuantificaron los cambios estructurales de la enzima en doce condiciones variables de pH y forma de poro. Los datos sugieren que el sitio activo de la enzima no se afectó por la inmovilización, de manera que el material no podría bloquear el acceso del sustrato al sitio activo de la enzima. Adicionalmente, los soportes C de 18 nm, mantuvieron más rígida la enzima, en contrate, los soportes de baja curvatura (P), mantuvieron la estructura de la enzima en condiciones similares a la libre en pH 5, valor cercano al caracterizado donde la enzima presenta su mejor actividad catalítica. Finalmente, los datos de las simulaciones por dinámica molecular indicaron que los soportes P presentaron la mejor energía libre de unión debido a que mantuvieron interacciones con el disolvente que estabilizaron a la enzima. Los resultados concuerdan con experimentos in vitro, en donde los soportes de sílice mesoporosa tuvieron efecto de protección ante pH en 5 y 7 pero no hubo inmovilización en pH 3. Este trabajo permite sentar las bases para caracterizar a estas enzimas durante su conjugación con soportes inorgánicos, a manera de explorar diferentes ...Bionanomaterials (BNM) are biological molecules and nanostructured materials conjugates that display a wide range of applications in sensors, industry or the environmental sciences. Different factors can modify their performance such as binding modes of components and the sampling orientation, among others. These factors together define the bio-nano interface (BNI), which can be studied at atomic level with computational chemistry techniques, such as molecular dynamics. The laccase - mesoporous silica bioconjugate is an interesting BNM for applications in direct detection or transformation of phenolic contaminants; these bioconjugates can positively impact the textile, papercraft, analytical and water treatment industries. Moreover, it is expected that the mesoporous silica material could impose a protective effect against various physicochemical conditions such as pH. The aim of the present thesis was to characterize the immobilization of the laccase enzyme (L) from Coriollopsis gallica using molecular dynamics (MDS) and end-point free energy calculations, on three different of mesoporous silicamaterials. The pore size 7.2 nm (R), 18 nm (C) and low curvature (P), was characterized as well as the effect of the support at pH 3, 5 and 7. Likewise, the conformational changes of laccase was evaluated on twelve varying conditions of pH and pore shape. The data suggest that the active site of the enzyme was not affected by immobilization, hence, the material was not able to block the substrate diffusion to the active site. Furthermore, the 18 nm C supports kept the enzyme more rigid, in contrast to the low curvature supports that induce a more flexible folding of the enzyme under similar conditions such as pH 5 (optimal enzyme activity). Finally, the data from the molecular dynamics simulations suggested that the P supports displayed the best binding free energy, due to presence of solvent stabilization. These results match in vitro studies where mesoporous silica supports imposed a shielding effect at pH 5 and 7 with no immobilization at pH 3. This thesis can settle the basis for further characterization of laccase
enzymes upon conjugation with inorganic supports, in order to gain insights into different variables such as catalytic activity, mutations in the protein matrix or chemical modifications on the silica material
Recognition of emotions from patterns in the human gait
No full textEl análisis de la marcha humana se ha utilizado ampliamente en el campo clínico, por ejemplo, para el diagnóstico temprano de algunas enfermedades. Por otro lado, es posible asociar patrones de movimiento durante la marcha con varios comportamientos humanos, como las emociones. El objetivo principal de esta tesis es generar modelos para clasificar tres emociones discretas: feliz, triste y enojado, considerando el estado neutral como una clase adicional, utilizando un conjunto de características extraídas de la posición 3D del esqueleto humano durante sesiones de marcha. Se realizó un análisis descriptivo de los datos para seleccionar los mejores subconjuntos de articulaciones para reconocer estas emociones. Los modelos se construyeron con los algoritmos: KNN, Random Forest y un meta-clasificador (Boosting). Los mejores resultados se obtuvieron con Boosting con el método de selección PCA con un mAP de 0.840 para datos balanceados y Random Forest con el método de selección UVA con un mAP de 0.886 para datos desbalanceados. Los resultados fueron prometedores al utilizar métodos basados en aprendizaje automático superficial.Human gait analysis has been widely used in the clinical field, for example, for the early diagnosis of some diseases. On the other hand, it is possible to associate movement patterns during gait with various human behaviors, such as emotions. The main objective of this thesis is to generate models to classify three discrete emotions: happy, sad and angry, considering the neutral state as an additional class, using a set of features extracted from the 3D position of the human skeleton during walking sessions. A descriptive analysis of the data was performed to select the best subsets of joints to recognize these emotions. The models were built with the algorithms: KNN, Random Forest and a meta-classifier (Boosting). The best results were obtained with Boosting with the PCA selection method with a mAP of 0.840 for balanced data and Random Forest with the UVA selection method with a mAP of 0.886 for unbalanced data. The results were promising when using methods based on shallow machine learning
Optimization, growth and study of the physical properties of the multiferroic heterostructure La0.7Sr0.3MnO3/BFO/La0.7Sr0.3MnO3
No full textLos materiales multiferroicos se caracterizan por presentar distintos órdenes ferroicos como el ferromagnético, el ferroeléctrico y el ferroelástico. Su acoplamiento puede dar lugar a fenómenos combinados, como la magnetoelectricidad. En este sentido, las heteroestructuras multiferroicas se componen de diferentes materiales en contacto mutuo, lo que permite la aparición simultánea de fenómenos de ferroelectricidad y ferromagnetismo. Este potencial ha despertado un gran interés en la investigación y desarrollo de heteroestructuras para su uso en diversas aplicaciones en dispositivos electrónicos, tales como dispositivos de memorias de múltiples estados, dispositivos sintonizables de microondas, sensores y transductores magnetoeléctricos, entre otros. En el presente estudio, se llevó a cabo una investigación sobre diversas heteroestructuras multiferroicas de La0.7Sr0.3MnO3/BiFeO3/La0.7Sr0.3MnO3/Si (LSMO/BFO/LSMO/Si), con un enfoque en la variación del espesor de la última capa en la heteroestructura, para evaluar cómo esto afecta las diferentes características y propiedades debido a la interacción de los materiales implicados en la heteroestructura. Las películas alternadas, se crecieron mediante la técnica de erosión iónica en régimen RF con magnetrón sobre sustratos de silicio cristalino con orientación (111). Se llevaron a cabo variaciones en el espesor de la última capa (La0.7Sr0.3MnO3) mediante la aplicación de diferentes tiempos de depósito (10, 15 y 20 min). Asimismo, se utilizaron diferentes presiones de gases como Argón (Ar) para el depósito de cada material y se ajustó la distancia entre el blanco y el sustrato en cada caso. Para obtener resultados precisos, se mantuvieron constantes los tiempos de depósito de las dos primeras capas. Al completar la construcción de la heteroestructura, se realizó un estudio de la correcta integración de las películas mediante la técnica de difracción de rayos X (XRD). Además, se llevó a cabo un análisis de la estructura de dominios, la topografía, la rugosidad, así como la piezorespuesta de la heteroestructura utilizando la técnica de microscopía de fuerza atómica (AFM). Para evaluar las propiedades ferroeléctricas y dieléctricas, se utilizó la micro estación y el equipo de cómputo LC Analyser de Radiant Technologies. Finalmente, se obtuvieron micrografías utilizando el microscopio electrónico de barrido (SEM) para observar el espesor de las diferentes capas de la heteroestructura.Multiferroic materials are characterized by having different ferroic orders, such as ferromagnetic, ferroelectric and ferroelastic. Their coupling can lead to combined phenomena, such as magnetoelectricity. In this sense, multiferroic heterostructures are composed of different materials in mutual contact, which allows the simultaneous appearance of phenomena of ferroelectricity and ferromagnetism. This potential has aroused great interest in the research and development of heterostructures for use in various applications in electronic devices, such as multi-state memory devices, microwave tunable devices, magnetoelectric sensors and transducers, among others. In the present study, research was carried out on various multiferroic heterostructures of La0.7Sr0.3MnO3/BiFeO3/La0.7Sr0.3MnO3/Si (LSMO/BFO/LSMO/Si), with a focus on variation in the thickness of the last layer in the heterostructure, to evaluate how this affects the different characteristics and properties due to the interaction of the materials involved in the heterostructure. The alternating films were grown by the technique of ionic erosion in RF regime with magnetron on crystalline silicon substrates with orientation (111). Variations in the thickness of the last layer (La0.7Sr0.3MnO3) were carried out by applying different deposit times (10, 15 and 20 min). Also, different gas pressures such as Argon (Ar) were used for the deposit of each material and the distance between the target and the substrate was adjusted in each case. For precise results, the deposit times of the first two layers were kept constant. When completing the construction of the heterostructure, a study of the correct integration of the films was made using the technique of X-ray diffraction (XRD). In addition, an analysis of domain structure, topography, roughness, as well as piezoresponse of the heterostructure was carried out using the atomic force microscopy (AFM) technique. To evaluate the ferroelectric and dielectric properties, the micro station and the LC Analyser computer from Radiant Technologies were used. Finally, micrographs were obtained using the scanning electron microscope (SEM) to observe the thickness of the different layers of the heterostructure
Assemblages of dinoflagellate from the Lower Cretaceous of Colombia
No full textLos dinoflagelados se usan como indicadores en investigaciones ecológicas y son uno de los principales causantes de toxicidad en florecimientos algales nocivos (FANs). Estas microalgas producen quistes resistentes y fosilizables, los cuales son muy útiles como indicadores bioestratigráficos y paleoecológicos. Los dinoflagelados del Cretácico han sido ampliamente estudiados en estratos de latitudes medias y altas, pero los conjuntos tropicales casi no han sido estudiados. Para ayudar a remediar esta falta de conocimiento, se estudiaron cuantitativamente y cualitativamente el contenido de dinoflagelados de 50 muestras de núcleos de los pozos ANH-CR-MONTECARLO-1X y ANH-CON-06-ST-S, localizados en Colombia. La edad de la sedimentación en ambos pozos se interpreta como Albiano, aunque hay un poco de incertidumbre en la edad de inicio. Los taxones heterotróficos tienen menor riqueza de especies, pero presentan mayor abundancia, mientras que los autótrofos tienen mayor riqueza de especies pero menor abundancia. En el pozo ANH-CR-MONTECARLO-1X se identificaron 20 géneros y 24 especies, con altos valores de concentración total de 1,441.00 qst / gr sed, en la muestra IIES-PALY-6015 por la presencia de Subtilisphaera y 1,036.88 en la muestra IIES-PALY-6021 dominada por Muderongia. Dichas muestras son correlacionables con dos transgresiones marinas, del Albiano tardío (104.4 Ma) y el Albiano temprano (111 Ma) respectivamente. Además, indican que los ensamblajes de quistes en este pozo, están dominados por formas Peridinoideas y Ceratioideas. En el pozo ANH-CON-06-ST-S se encontraron 16 géneros y 15 especies, con un valor máximo de 3,539.62 qst / gr sed en la muestra IIES-PALY-5995 por el alto contenido de Subtilisphaera, y correlacionable con la transgresión marina del Albiano tardío (104.4 Ma). Los ensamblajes de quistes en este pozo, están dominados por las formas Peridinoideas. La litología y el contenido de palinomorfos de los pozos indican un ambiente nerítico interno (NI) a transicional (T), con mayor aporte de terrígenos en el pozo ANH-CON-06-ST-S. Se propone un clima cálido para el Cretácico Inferior por la alta diversidad de taxones autótrofos característicos de aguas cálidas y estratificadas.Dinoflagellates produce resistant and fossilizable cysts, which are useful as biostratigraphic and paleoecological indicators. These microalgae are used as indicators in ecological studies and are one of the main causes of toxicity in harmful algal blooms (HABs). Cretaceous dinoflagellates have been extensively studied in mid- and high-latitude strata, but tropical assemblages have hardly been studied. To help remedy this lack of knowledge, the dinoflagellate content of 50 core samples from the ANH-CR-MONTECARLO-1X and ANH-CON-06-ST-S wells, located in Colombia, were quantitatively and qualitatively studied. The age of sedimentation in both wells is interpreted as Albian, although there is some uncertainty in the beginning of the depositional age. Heterotrophic taxa have lower species richness but higher abundance, while autotrophs have higher species richness but lower abundance. In the ANH-CR-MONTECARLO-1X well, 20 genera and 24 species were identified, with high total concentration values of 1,441.00 cst / gr sed, in the IIES-PALY-6015 sample, due to the presence of Subtilisphaera and 1,036.88 in the IIES sample -PALY-6021, dominated by Muderongia. These samples are correlable with two marine transgressions, from the late Albian (104.4 Ma) and early Albian (111 Ma) respectively. Furthermore, they indicate that the cyst assemblages in this well are dominated by hetrotrophic forms. In the ANH-CON-06-ST-S well, 16 genera and 15 species were found, with a maximum value of 3,539.62 qst / gr sed in the IIES-PALY-5995 sample due to the high content of Subtilisphaera, and correlated with the transgression marina from the late Albian (104.4 Ma). The cyst assemblages in this well are also dominated by the heterotrophic forms. The lithology and palynomorph content of the wells indicate an internal neritic (NI) to transitional (T) environment, with a higher terrigenous influx in the ANH-CON-06-ST-S well. A warm climate is proposed for the Lower Cretaceous due to the high diversity of autotrophic taxa characteristic of warm and stratified waters
Second-harmonic generation by metal-semiconductor nanostructures
No full textEn el presente trabajo se investigó numérica y experimentalmente la generación de segundo armónico (GSA) en rejillas de superficie de arseniuro de galio (GaAs) con un periodo sublongitud de onda, con y sin nanofranjas de oro en la parte inferior de los canales de la rejilla. Se determinó la eficiencia de la GSA mediante el método de elementos finitos, teniendo en cuenta los parámetros geométricos de la rejilla, el grosor de las franjas de oro y la polarización de la luz incidente. Los resultados indican que, en el régimen de sublongitud de onda profunda, la rejilla sin franjas de oro puede considerarse como una película homogénea cuando su periodo es 3.5 veces más corto que la longitud de onda. Una rejilla de este tipo mejora la eficiencia de la GSA en aproximadamente 20 veces en comparación con un cristal de superficie plana, debido a las resonancias de Fabry-Perot que pueden ser sintonizadas mediante la profundidad de los canales de la rejilla. Las franjas de oro en los canales de la rejilla aumentan significativamente la concentración del campo electromagnético en los canales de la rejilla debido a la resonancia plasmónica. En este caso, el aumento de la eficiencia de la GSA es 500 veces mayor, mientras que el valor absoluto de la eficiencia alcanza el 1.2 × 10-5 cuando la intensidad de la luz de bombeo es de 1 GW/cm². Los resultados del estudio numérico muestran que, cuando la longitud de onda de la luz de bombeo es comparable con el período de la rejilla o mayor, la rejilla no se puede considerar como una película delgada homogénea. En este caso, la eficiencia de la GSA puede mejorarse significativamente mediante la excitación resonante de ondas evanescentes en la rejilla. En el caso de la rejilla híbrida de GaAs-oro, a la longitud de onda de resonancia del modo guiado, la eficiencia de la GSA aumenta hasta en cuatro órdenes de magnitud cuando esta rejilla es orientada en las direcciones cristalográficas para las cuales se genera el segundo armónico con ambas componentes de polarización x y y. En la parte experimental del trabajo se fabricaron muestras de rejillas en la superficie de sustratos de GaAs (110) mediante el método de erosión por un haz de iones enfocado. Los resultados del estudio experimental de las rejillas fabricadas demuestran que, para longitudes de onda de la luz fuera de resonancia, el segundo armónico presenta polarización lineal, y la presencia de la rejilla en la superficie duplica la eficiencia de la GSA.The present work numerically and experimentally investigated the generation of a second harmonic (SHG) in subwavelength GaAs surface gratings with and without gold nanostripes at the bottom of the grating channels. The SHG efficiency was determined using the finite element method, considering the geometric parameters of the grating, the thickness of the gold stripes, and the polarization of the incident light. The results indicate that in the deep subwavelength regime, the grating without gold stripes can be considered a homogeneous film when its period is 3.5 times shorter than the wavelength. Such a grating improves the SHG efficiency by approximately 20 times compared to a flat surface crystal owing to Fabry-Perot resonances that can be tuned by the grating channel depth. Gold stripes in the grating channels significantly increase the electromagnetic field concentration in the channels due to plasmonic resonance. In this case, the SHG efficiency enhancement is 500 times, while the absolute value of the efficiency reaches 1.2 × 10-5 when the pumping light intensity is 1 GW/cm². Numerical results show that when the pumping light wavelength is comparable to or larger than the grating period, the grating cannot be considered as a homogeneous thin film. In this case, the SHG efficiency can be significantly improved by resonant excitation of evanescent waves in the grating. For the GaAs-gold hybrid grating, at the resonant wavelength of the guided mode, the SHG efficiency increases by up to four orders of magnitude when the grating is oriented in the crystallographic direction for which the second harmonic is generated with both x- and y-polarization components. In the experimental part of this work, grating samples were fabricated on GaAs (110) substrates by focused ion beam erosion. The experimental results of the fabricated gratings show that for off-resonance light wavelengths, the second harmonic exhibits linear polarization, and the presence of the grating on the surface doubles the SHG efficiency
Cribado virtual utilizando técnicas de aprendizaje de máquina y descriptores moleculares basados en acoplamiento molecular en conglomerado
No full textStructure-based virtual screening (SBVS) is a key component of early-stage drug discovery and development. As a computational technique, SBVS allows the evaluation of a vast number of molecules (ligands) by simulating their binding interactions with a protein target (receptor). However, traditional SBVS methods do not account for the flexibility of the receptor, negatively affecting SBVS performance. To address this limitation, ensemble docking (ED) is often used to incorporate protein flexibility into SBVS campaigns. ED involves running molecular docking simulations on multiple conformations of the same receptor. Although ED has been successfully applied in previous studies, there are still challenges in determining the best strategies for aggregating ED results and identifying the receptor conformations with the greatest virtual screening utility. In the present study, we proposed using machine learning (ML) as an alternative to traditional consensus strategies to aggregate the ensemble docking results of four proteins: CDK2, EGFR, FXa, and HSP90. Specifically, ensemble docking scores were used as molecular descriptors derived from the predicted receptor-ligand binding. Subsequently, these molecular descriptors were used to develop ML classifiers trained to identify true-binder molecules. Results showed that ML classifiers achieved statistically higher SBVS performances than traditional strategies. Additionally, we investigated whether the composition of the protein conformational ensemble affects the ensemble docking performance to gain insights into how to select the best set of protein conformations before the docking phase. In this regard, we compared the performance of traditional strategies (single-conformation docking and consensus strategies) against the ML approach using both crystallographic and molecular dynamics-derived (MD-derived) conformations. We conducted this analysis using the CDK2 protein as a case study. Our results suggest that, contrary to traditional strategies, the performance of the ML classifiers benefits from larger and structurally diverse conformational ensembles. Ultimately, the leading motivation of this work was to assess the importance of incorporating the receptor’s flexibility into the development of new SBVS pipelines to improve the identification of more promising drug candidates.El cribado virtual basado en estructura (SBVS por sus siglas en inglés) es un componente clave en la etapa temprana del descubrimiento y desarrollo de fármacos. Como técnica computacional, el SBVS permite la evaluación de un gran número de moléculas (ligandos) al simular su interacción con una proteína diana (receptor). Sin embargo, los métodos tradicionales de SBVS no tienen en cuenta la flexibilidad del receptor, mermando el rendimiento del SBVS. Para abordar esta limitación, a menudo se utiliza el acoplamiento molecular en conglomerado (ED por sus siglas en inglés) para incorporar la flexibilidad de la proteína en las campañas de SBVS. Por lo tanto, el ED implica la ejecución de simulaciones de acoplamiento molecular usando múltiples conformaciones del mismo receptor. Aunque el ED se ha aplicado con éxito en estudios previos, todavía no está claro cuáles son las mejores estrategias de agregación de resultados, ni cómo identificar las conformaciones del receptor con la mayor utilidad para el cribado virtual. En el presente estudio, se propuso el uso del aprendizaje automático (ML, por sus siglas en inglés) como alternativa a las estrategias tradicionales de consenso para agregar los resultados del ED evaluando cuatro proteínas: CDK2, EGFR, FXa y HSP90. Específicamente, se utilizaron las puntuaciones de acoplamiento del ED como descriptores moleculares derivados del modo de unión receptor-ligando. Posteriormente, estos descriptores moleculares se utilizaron para desarrollar clasificadores de ML entrenados para identificar moléculas verdaderas ligantes. Los resultados mostraron que los clasificadores de ML lograron un rendimiento de SBVS estadísticamente superior a las estrategias tradicionales. Además, se evaluó si la composición del conjunto conformacional de proteínas afecta el rendimiento del ED para determinar cómo seleccionar el mejor conjunto de conformaciones del receptor antes de la fase de acoplamiento. En este sentido, se comparó el rendimiento de las estrategias tradicionales (acoplamiento con una sola conformación y estrategias de consenso) con el enfoque de ML utilizando conformaciones cristalográficas y derivadas de dinámica molecular. Este análisis se realizó utilizando la proteína CDK2 como caso de estudio. Nuestros resultados sugieren que, a diferencia de las estrategias tradicionales, el rendimiento de los clasificadores de ML se beneficia de conjuntos conformacionales más grandes y estructuralmente diversos. En última instancia, la ..
Characterization of power transistors to design continuous mode amplifiers using a Low-Frequency Load-Pull
No full textLos sistemas de comunicación actuales demandan al transmisor mayor potencia, eficiencia, linealidad y que opere en un mayor ancho de banda. El principal elemento del transmisor que está relacionado con estos parámetros es el amplificador de potencia. La teoría de amplificadores de potencia está definida en la fuente de corriente de conducción del transistor. En general, los diseñadores utilizan un modelo no-lineal para desplazar el plano de diseño desde la fuente de corriente de conducción hasta el plano extrínseco del transistor. Para ello, es necesario que el modelo prediga con precisión la fuente de corriente de conducción, elemento altamente no-lineal. Otro método utiliza un “load-pull” en el dominio del tiempo a alta frecuencia para medir las formas de onda de voltaje y corriente en el plano extrínseco y después desplazarlas al plano de la fuente de corriente de conducción mediante un modelo no-lineal. A diferencia del primer método, sólo se requiere extraer del modelo no-lineal los elementos parásitos y las fuentes de corriente de desplazamiento debido a los capacitores intrínsecos no-lineales. Estos elementos del modelo pueden considerarse independientes del estado de las trampas de electrones y de la temperatura, lo que facilita la extracción. Sin embargo, un “load-pull” en el dominio del tiempo a alta frecuencia es muy costoso y requiere técnicas de calibración muy complejas. El tercer método para medir las formas de onda es utilizar un “load-pull” a baja frecuencia. Gracias a que la frecuencia es de unos cuantos MHz, los elementos del sistema son menos costosos, la calibración se simplifica considerablemente y los efectos debido a los elementos parásitos del transistor sobre las formas de onda se consideran insignificantes. Gracias a estas ventajas, es posible corroborar experimentalmente la teoría de amplificadores de potencia sin necesitar un modelo no-lineal o aplicar técnicas de calibración avanzadas. Para cubrir las necesidades actuales de ancho de banda, recientemente se han estado investigando amplificadores de potencia que cumplan con dicha característica, entre ellos se encuentran el amplificador clase-J y el clase-F modo continuo. Debido a las ventajas que presenta el “load-pull” de baja frecuencia sobre los otros métodos, en este trabajo se desarrolló un “load-pull” en el dominio del tiempo a baja frecuencia para caracterizar transistores a base de nitruro de galio (GaN) y a base de carburo de silicio (SiC) en el plano de la fuente ...Modern communication systems demand a transceiver with more output power, to be more linear and efficient and operate in wideband applications. The main element in the transceiver that it's related to these parameters is the power amplifier. Power amplifier theory is defined at the conduction current generator plane of the transistor. In general, power amplifier designers use a nonlinear model of the transistor to shift the design plane from the conduction current generator plane to the extrinsic plane. The model must accurately predict the conduction current generator, a highly nonlinear element, and low-frequency dispersive dependent. Another method uses a time-domain high-frequency load-pull to measure the voltage and current waveforms at the extrinsic plane and then shift them to the current generator plane using a nonlinear model. In this case, the method requires extracting only the parasitic elements and the displacement current generators due to the nonlinear intrinsic capacitors. These model elements could be considered independent of the low-frequency dispersive effects, like traps and thermal effects. However, high-frequency time-domain load-pull is expensive and requires complex calibration techniques. The third method to measure the waveforms uses a low-frequency load-pull. The main advantages of measuring at low frequency are that the elements of the system are less expensive, do not require a complex calibration technique, and the effects due to the reactive parasitic elements of the transistor are negligible. The system can experimentally validate the power amplifier theory without a complete nonlinear model. Recently, operation modes like Class-J and resistive continuous Class-F have been used to cover modern communications requirements. Due to the system's advantages over the other methods, this work developed a time-domain low-frequency load-pull to characterize power transistors, especially those based on gallium nitride (GaN) and silicon carbide (SiC), at the current generator plane. This load-pull system experimentally validated the wideband power amplifier theory of the reactive-resistive Class-J and resistive continuous Class-F modes
Role of the actin cytoskeleton in the cellular organization of the entomopathogenic fungus Metarhizium brunneum
No full textEl crecimiento polarizado es esencial para el desarrollo de los organismos y puede apreciarse en las raíces de las plantas, en la extensión de las neuronas y hasta en las hifas de los hongos filamentosos. En este tipo de crecimiento participan diferentes complejos proteicos, siendo uno ellos el citoesqueleto, compuesto por microtúbulos, filamentos intermedios y microfilamentos de actina. La dinámica de los componentes del citoesqueleto ha sido ampliamente estudiada en hongos como Neurospora crassa, Aspergillus nidulans, Trichoderma atroviride, entre otros, describiéndose por ejemplo la participación de los microfilamentos de actina en el transporte y posicionamiento de elementos cargo (peroxisomas, mitocondrias, vesículas, etc.,) a las zonas de crecimiento más activo, así como en la formación de septos, en la respuesta inmunológica, endocitosis y exocitosis y en procesos reproductivos. Sin embargo, en hongos entomopatógenos como Metarhizium, poco se sabe sobre la dinámica del citoesqueleto de actina durante su desarrollo y transporte intracelular. En este trabajo se llevó a cabo la construcción de un vector para el marcaje fluorescente de la actina en M. brunneum mediante el reportero Lifeact-GFP. Los resultados mostraron la presencia de parches de actina distribuidos en las hifas en crecimiento. También se probó el efecto de la alteración del citoesqueleto de actina, utilizando Latrunculina B (Lat B), determinando su concentración mínima inhibitoria de 1.5 µg/mL, la cual provoca alteraciones en las hifas como ramificaciones apicales y aumento del 23 % en el grosor. Además, la dinámica de los peroxisomas y cuerpos lipídicos se vio afectada en presencia de Lat B, con disminución en su velocidad de desplazamiento del 11% y 28% respectivamente, al igual que alteraciones en la estructura de la pared celular con engrosamientos irregulares y presencia de parches de quitina, así como una disminución en la tasa de endocitosis y un incremento en la sensibilidad al colorante Rojo Congo (RC). Toda esta información ayuda en la comprensión del papel del citoesqueleto de actina y los mecanismos de distribución intracelular de M. brunneum en su fisiología.Polarized growth is essential for the development of organisms, and it can be seen in the roots of plants, in the extension of neurons, and even on hyphae of filamentous fungi. Different protein complexes participate in this type of growth, one of them being the cytoskeleton, made up of microtubules, intermediate filaments, and actin microfilaments. The dynamics of the cytoskeleton components has been widely studied in fungi such as Neurospora crassa, Aspergillus nidulans, Trichoderma atroviride, among others, describing, for example, the participation of actin microfilaments in the transport and positioning of cargo elements (peroxisomes, mitochondria, vesicles, etc.,) to the most active growth zones, as well as in the formation of septa, in the immunological response, endocytosis and exocytosis and in reproductive processes. However, in entomopathogenic fungi such as Metarhizium, little is known about the dynamics of the actin cytoskeleton during its development and its relationship with intracellular elements and its transport. In this work, the construction of a vector for the fluorescent labeling of actin in M. brunneum using the Lifeact-GFP reporter was carried out. The results showed the presence of actin patches distributed in the growing hyphae. The effect of the alteration of the actin cytoskeleton was also tested, using the Latrunculin B (Lat B), determining its minimum inhibitory concentration of 1.5 µg/ml, which causes alterations in the hyphae such apical ramifications and an increase in thickness up to 23%. In addition, the dynamics of peroxisomes and lipid bodies were affected in the presence of Lat B, with a decrease in their displacement speed of 11% and 28% respectively, as well as alterations in the structure of the cell wall with irregular thickening and presence of chitin patches, as well as a decrease in the endocytosis rate and an increase in the sensitivity to Congo Red (RC) dye. All this information helps in understanding the role of the actin cytoskeleton and the intracellular distribution mechanisms of M. brunneum in its physiology
Measuring the stellar magnetic field with deep learning
No full textLos campos magnéticos juegan un papel crucial en la evolución estelar. Para comprender esta evolución, es fundamental medir y trazar los campos magnéticos en la superficie estelar. Estas mediciones se logran a través de observaciones espectropolarimétricas, utilizando la Ecuación de Radiación y Transferencia de Luz Polarizada, que describe la propagación de la radiación electromagnética polarizada. Las propiedades magnéticas se infieren ajustando los parámetros de Stokes I, Q, U, V (donde I representa la intensidad, Q y U la polarización lineal y V la polarización circular). En este estudio, proponemos un enfoque de aprendizaje profundo utilizando una red neuronal densa para estimar los parámetros de Stokes basados en ocho parámetros de entrada que describen la configuración del campo magnético. Para lograr esto, realizamos experimentos de escalado de los datos, diferentes configuraciones de la arquitectura de la red neuronal y la comparación de dos enfoques, uno donde la red neuronal densa estima simultáneamente los cuatro parámetros de Stokes y otro donde se entrena un modelo por cada parámetro, encontramos que la red neuronal densa es capaz de estimar con precisión los parámetros de Stokes I y V, siendo este último el más relevante. Sin embargo, enfrentamos dificultades al estimar los parámetros de Stokes Q y U en casos donde su amplitud era baja. Posteriormente, utilizamos esta red neuronal densa como parte de la función objetivo en el algoritmo Particle Swarm Optimization para recuperar el campo magnético. El modelo mostró un buen rendimiento en la recuperación de los valores, destacando nuestra metodología como una técnica novedosa y general para el estudio de campos magnéticos en estrellas, superando las limitaciones de los métodos tradicionales y logrando abarcar una amplia gama de intensidades de campos magnéticos. Además, realizamos una transferencia de aprendizaje y re-entrenamiento del modelo de estimación de los parámetros de Stokes para una longitud de onda diferente. Esto permitió obtener resultados similares en la recuperación del campo magnético utilizando menos datos y reduciendo el tiempo de entrenamiento. Por lo tanto, nuestro trabajo presenta una metodología que podría aplicarse a cualquier estrella, partiendo del mismo modelo base.Magnetic fields play a crucial role in stellar evolution. To understand this evolution, it is essential to measure and map the magnetic fields on the stellar surface. These measurements are achieved through spectropolarimetric observations, using the polarized radiative transfer equation, which describes the propagation of polarized electromagnetic radiation. Magnetic properties are inferred by adjusting the Stokes parameters I, Q, U, V (where I represents intensity, Q and U represent linear polarization, and V represents circular polarization). In this study, we propose a deep learning approach using a dense neural network to estimate the Stokes parameters based on eight input parameters that describe the magnetic field configuration. To achieve this, we conducted scaling experiments on the data, explored different configurations of the neural network architecture, and compared two approaches: one where the dense neural network simultaneously estimates all four Stokes parameters, and another where a separate model is trained for each parameter. We found that the dense neural network is capable of accurately estimating Stokes parameters I and V, with the latter being the most relevant. However, we encountered difficulties in estimating Stokes parameters Q and U in cases where their amplitudes were low. Subsequently, we used this dense neural network as part of the objective function in the Particle Swarm Optimization algorithm to recover the magnetic field. The model performed well in recovering the values, highlighting our methodology as a novel and general technique for studying magnetic fields in stars, surpassing the limitations of traditional methods and covering a wide range of magnetic field intensities. Furthermore, we conducted transfer learning and retraining of the Stokes parameter estimation model for a different wavelength. This allowed us to achieve similar results in magnetic field recovery using less data and reducing training time. Therefore, our work presents a methodology that could be applied to any star, starting from the same base model
Assessment of deep reefs’ potential as a refuge for ichthyofauna in Espiritu Santo National Park
No full textLa hipótesis del refugio profundo postula que las perturbaciones disminuyen a mayor profundidad, por lo que arrecifes de la zona mesofótica (ubicados entre el 10 y 0.1% de la luz en superficie) pueden fungir como refugio para las comunidades que habitan arrecifes someros. Sin embargo, estudios realizados en regiones oligotróficas han mostrado resultados contrastantes. Por ello, el objetivo del presente trabajo fue comparar la variabilidad ambiental y la similitud en la diversidad taxonómica y funcional de peces en arrecifes someros y mesofóticos del Parque Nacional Zona Marina del Archipiélago de Espíritu Santo (PNZMAES), una región de alta productividad primaria. Para esto, se analizaron video-transectos (cinco minutos de duración) tomados mediante vehículos de operación remota en arrecifes mesofóticos (2018-2022) y hábitats someros (2021-2022), donde se obtuvo la riqueza y abundancia de peces. Posteriormente se compiló la información de seis atributos por especie (talla máxima, movilidad, posición vertical, grado de agregación, dieta y periodo de actividad) para calcular cuatro índices funcionales: número de entidades, riqueza, originalidad y divergencia. Estos índices fueron las variables de respuesta en modelos lineales generalizados, mientras que las variables explicativas fueron la profundidad, irradiancia, concentración de oxígeno disuelto y temperatura del agua. La zona mesofótica del PNZMAES se ubicó entre 22 y 70 m en condiciones óptimas (alta estratificación y baja producción primaria), lo cual es más somero que en regiones oligotróficas. Cambios temporales (2018-2022) en la diversidad de peces indicaron un aumento en la riqueza taxonómica y funcional asociado al incremento de la temperatura del mar (2019) durante un periodo de enfriamiento, sin embargo, las funciones clave del ensamblaje de peces se mantuvieron. En cuanto a la comparación entre zonas, se determinó que los arrecifes mesofóticos pueden fungir como refugio parcial porque existe traslape en los ensamblajes de peces, sugiriendo conectividad entre estratos asociada a la similitud de sus hábitats y recursos. Finalmente, los modelos indicaron un efecto positivo de la irradiancia y concentración de oxígeno disuelto, y negativo de temperatura del mar sobre algunos indicadores ecológicos, pero otros factores pueden estar controlando la diversidad de peces en zonas someras y profundas del golfo de California.The Deep Reef Refugia Hypothesis posits that disturbances diminish with increasing depth, as a result, reefs in the mesophotic zone (located between 10 to 0.1% of surface light) can serve as refuges for communities inhabiting shallow reefs. However, studies conducted in oligotrophic regions have reported contrasting results. Therefore, the objective of this study was to compare environmental variability, as well as taxonomic and functional diversity similarities among fish in shallow and mesophotic reefs of Espiritu Santo’s Archipelago National Park (PNZMAES), a region known for its high primary productivity. To achieve this goal, video-transects were analyzed (each lasting five minutes) using a remotely operated vehicle in mesophotic reefs (2018-2022) and in shallow habitats (2021-2022). During these surveys, fish richness and abundance were recorded. Subsequently, six traits per species were compiled (maximum length, mobility, vertical position, gregariousness, diet, and activity period) to estimate four functional indices: number of entities, richness, originality, and divergence. These indices were used as response variables in generalized linear models, while depth, irradiance, dissolved oxygen concentration, and sea temperature were considered as explanatory variables. In the PNZMAES, the mesophotic zone was found to range between 22 and 70 m during optimal conditions (high stratification and low primary production), which is shallower than in oligotrophic regions. Temporal changes (2018-2022) in fish diversity revealed an increase in species and functional richness associated with an increase of sea temperature (2019) during a cooling period. Nevertheless, key functions of fish assemblages persisted. Regarding to the comparison between zones, it was determined that mesophotic reefs can act as partial refuges, as there is overlap between fish assemblages, suggesting connectivity between reefs associated with similar habitats and resources. Finally, models indicated a positive effect of irradiance and dissolved oxygen concentration, and a negative effect of sea temperature on few ecological indicators. However, other factors may also be controlling fish diversity in shallow and deeper zones of the Gulf of California