Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Study of nucleation processes over carbon nanostructures for energy storage
No full textEn este trabajo de tesis se estudió el efecto de la incorporación de los grupos funcionales hidroxilo y carboxilo en un material nanocompuesto binario, formado por una matriz macroscópica de nanotubos de carbono de una sola pared (buckypaper) y dióxido de rutenio (RuO2), en las propiedades electroquímicas de almacenamiento de energía. Para ello se llevó a cabo una revisión bibliográfica del estado del arte sobre la síntesis de capas delgadas de RuO2 sobre nanoestructuras de carbono. En la literatura reportada no se encontraron metodologías de síntesis en solución por medio de adsorción y reacción sucesiva de películas iónicas (SILAR) para la obtención de materiales nanocompuestos de RuO2-Carbono aplicados a almacenamiento de energía. La fabricación de este tipo de materiales se llevó a cabo utilizando buckypapers de nanotubos de carbono como sustratos mediante un proceso desarrollado en CNyN-UNAM, para la posterior incorporación de RuO2 mediante la técnica SILAR. Se desarrolló la metodología para la incorporación de los grupos funcionales oxigenados a los nanotubos de carbono de una pared, mediante la técnica de grafting durante el proceso de elaboración de los buckypapers y así obtener los buckypapers funcionalizados para la posterior incorporación del óxido. Se confirmó la incorporación de los grupos funcionales y residuos de la funcionalización de los buckypapers por medio FTIR y XPS. Se confirmaron la composición del RuO2 y su estado hidratado por medio de FT-IR. Se observaron las distribuciones de alturas de crecimiento del RuO2 en diferentes áreas de análisis por medio de AFM. Se observaron por medio de voltamperometría cíclica los procesos de óxido-reducción en diferentes ambientes electrolíticos ácido y neutro del RuO2 y del nanocompuesto de RuO2∙ xH2O/SWCNTs buckypaper funcionalizados con grupos hidroxilo y carboxilo a diferentes ciclos de depósito SILAR . Además, esto permitió analizar las interacciones de los grupos funcionales oxigenados con el precursor de RuO2∙ xH2O durante el proceso SILAR.In the present work, the electrochemical energy storage properties effect on the incorporation of hydroxyl and carboxylic functional groups in a carbon binary nanocomposite conformed by a single wall carbon nanotubes macroscopic array (SWCNTs buckypaper) and ruthenium dioxide (RuO2) was studied. A review of RuO2 over carbon nanostructure substrates thin films synthesis methods state of art was carried out. RuO2 nanostructured carbon nanocomposites solution based Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction (SILAR) thin films synthesis for energy storage applications methods literature reports were no found. Fabrication of these type of materials was carried out using carbon nanotubes buckypapers as substrates, through CNyNUNAM’s developed preparation process, in order to incorporate RuO2 using SILAR technique. Oxygen functional groups incorporation on single wall carbon nanotubes (SWCNTs) methodology was developed by grafting technique was carried out during buckypapers elaboration process to obtain functionalized buckypapers in order to proceed oxide incorporation. Oxygen functional groups incorporation and residues on buckypapers grafting was confirmed by FTIR and XPS, and height growth distributions in different analysis areas was confirmed by AFM. RuO2 composition and hydrated state was confirmed by FTIR. RuO2 over hydroxyl and carboxyl functionalized SWCNTs buckypaper nanocomposite composition and hydrated state was confirmed by FTIR. RuO2 and RuO2 nanocomposite redox processes on acid and neutral aqueous electrolytes in different SILAR thin films cycle deposition number were confirmed. Furthermore, these allowed the analysis of oxygen functional groups interaction with RuO2∙ xH2O precursor during SILAR process was observed
Copper nanoparticles synthesized by LASL, and its potential use in E. coli inhibition
No full textLa aparición de nuevas enfermedades infecciosas y su rápido desarrollo respecto a la resistencia de los fármacos existentes ha sido motivo de alarmante preocupación, por lo que se han explorado otras alternativas para erradicar esta problemática. Con el avance de la nanotecnología, las nanopartículas han llamado la atención debido a sus usos en distintas aplicaciones, especialmente en el campo de la biomedicina. Se ha demostrado que las nanopartículas de cobre tienen un gran potencial en inactivación bacteriana debido a su amplio espectro inhibitorio contra bacterias, virus y hongos. En este trabajo se presenta un estudio sobre la síntesis de nanopartículas (NPs) por ablación láser de sólidos en líquidos (ALSL), partiendo de un blanco de cobre. Los experimentos se llevaron a cabo considerando dos medios: acetona y agua. Se caracterizaron las propiedades estructurales, de composición química y la respuesta óptica de las nanopartículas obtenidas en ambos líquidos. Además, el efecto de la formación de una coraza de óxido de cobre en la respuesta óptica de las nanopartículas es analizado de manera teórica utilizando el Método de Elementos Finitos y llevando a cabo simulaciones mediante el software COMSOL. Nuestros resultados muestran la formación de nanopartículas de Cu, CuO y Cu2O para condiciones específicas de irradiación láser; asimismo, los ensayos de inactivación bacteriana nos indican que dichos óxidos inhiben el crecimiento de la bacteria E. coli.The appearance of new infectious diseases and their rapid development with respect to the resistance of existing drugs has been a matter of alarming concern, for which other alternatives have been explored to eradicate this problem. With the advancement of nanotechnology, nanoparticles have drawn attention due to their uses in different applications, especially in the field of biomedicine. Copper nanoparticles have been shown to have great potential in bacterial inactivation due to their broad inhibitory spectrum against bacteria, viruses and fungi. In this work, a study on the synthesis of nanoparticles (NPs) by laser ablation of solids in liquids (LASL) is presented. We used a copper target and the experiments were carried out considering two liquid media: acetone and water. The structural, chemical composition and optical features of the obtained nanoparticles were characterized. Furthermore, the effect of the formation of a copper oxide shell on the optical response of the nanoparticles is theoretically analyzed using the Finite Element Method and running simulations in COMSOL. Our results show the formation of nanoparticles of Cu, CuO and Cu2O for specific laser irradiation conditions. In addition to this, bacterial inactivation tests indicate that these oxides inhibit the growth of the E. coli bacteria
Inhibition of TGF-Beta by exosomes containing soluble betaglycan mRNA
No full textEl cáncer pancreático es la novena causa de muerte debida a cáncer a nivel mundial. Su alta mortalidad se atribuye al diagnóstico tardío, resistencia al tratamiento y baja resecabilidad. Sin embargo, la mayoría de las muertes por cáncer pancreático se deben a la metástasis, un proceso donde las células cancerosas se diseminan a otros tejidos, formando un nuevo tumor. El tumor primario induce la formación a distancia de un microambiente que le permite sobrevivir y crecer en el nuevo tejido, que se denomina nicho premetastásico. El factor de crecimiento transformante beta (TGF-β), es una citocina multifuncional que, junto con otros factores, participa en la regulación de la metástasis. Los exosomas del tumor primario inducen la producción local de TGF-β, conduciendo a un proceso de fibrosis que favorece la colonización hepática por células metastásicas. El betaglicano, uno de los co-receptores del TGF-β, tiene afinidad y en su forma soluble, tiene capacidad para neutralizar al TGF-β. Este proyecto tiene como objetivo producir exosomas dirigidos al hígado, cargados con ARNm de betaglicano soluble para inhibir la formación del nicho pre-metastásico. Para esto, se transdujeron células 293T-αvβ5 para producir el ARNm del betaglicano soluble unido a una etiqueta c-myc. Se seleccionaron las células transducidas con puromicina y se confirmó la expresión del BGs-Myc en los medios condicionados por Western-Blot. La citometría de flujo mostró un 26% de células que expresaban BGs-Myc, por lo que se realizó una dilución límite para obtener sub-clonas, de las que se seleccionaron dos con la mayor expresión de la molécula. Se confirmó la capacidad del BGs-Myc en los medios condicionados para unirse al TGF-β2 con un ensayo de marcado por afinidad, así como su capacidad para inhibir la cascada de señalización del TGF-β en células HepG2 de hepatocarcinoma humano. Por último, se aislaron exosomas secretados por las células transducidas, pero no hubo detección del ARN mensajero del betaglicano soluble en los exosomas, por lo que se sigue trabajando en la optimización del método de obtención de vesículas extracelulares. Sin embargo, los resultados sugieren que la molécula obtenida puede utilizarse para neutralizar al TGF-β e inhibir su cascada de señalización.Pancreatic cancer is the 9th cause of cancer-related deaths worldwide. The high mortality of this disease is due to late diagnosis, resistance to therapy and low resectability. Nevertheless, most of the pancreatic cancer-related deaths are caused by metastasis, a process where tumor cells disseminate to other tissues, with the formation of a new tumor. The primary tumor induces the distant formation of a permissive environment that allows it to survive and grow in a new tissue, known as the pre-metastatic niche. Transforming growth factor beta (TGF-β) is a multifunctional cytokine that, along with other factors, participates in the regulation of metastasis. The exosomes of the primary tumor induce the local upregulation of TGF-β in the liver, leading to fibrosis that increases the colonization by metastatic cells. Betaglycan, one of the TGF-β co-receptors, has a high affinity, and, in its soluble form, the potential to neutralize TGF-β. The aim of this study is to produce liver-directed exosomes, that carry mRNA of soluble betaglycan to inhibit the formation of the hepatic pre-metastatic niche. For this, 293T-αvβ5 cells were transduced to produce mRNA of soluble betaglycan containing a c-myc epitope. Transduced cells were selected in puromycin and secretion of soluble betaglycan in conditioned media was confirmed by Western-blot. Flow cytometry showed that 26% cells were expressing BGs-Myc, therefore, a limit dilution assay was performed to obtain sub-clones, of which two of them had the highest expression of the molecule. The binding of BGs-Myc in conditioned media for TGF-β2 was confirmed through an affinity labeling assay, as well as its capacity to inhibit the TGF-β signaling pathway in HepG2 human hepatocarcinoma cells. Finally, exosomes from the transduced cells were isolated, but no soluble betaglycan mRNA was detected. Therefore, ongoing work is focused on opmitizing the isolation of extracellular vesicles. Nevertheless, the results suggest that the obtained molecule can be used to neutralize TGF-β and inhibit its signaling pathway
Study on the emission properties of deterministic single photon sources in waveguide photonic devices
No full textEn este trabajo, se estudian las propiedades de una fuente determinista de fotones individuales, en el espacio libre y en su interacción con dispositivos fotónicos basados en guías de onda. Experimentalmente, se caracteriza la fluorescencia emitida por nanodiamantes con centros nitrógeno-vacante (centros NV), al ser irradiados con luz verde (532 nm), como resultado se obtienen sus mapas de fluorescencia, se mejora la señal emitida por los centros NV y además se mide el espectro de fluorescencia (600 nm - 800 nm). Se propone un arreglo interferómetrico del tipo Hanbury Brown & Twiss (HBT), para comprobar el carácter no clásico de esta fuente. Finalmente, se hace un estudio de la interacción de un emisior puntual, modelado como un dipolo eléctrico, con los modos transversal eléctrico (TE) y transversal magnético (TM) de guías de onda de nitruro de silicio, interacción que es mediada por el campo evanescente.This work studies the properties of a deterministic source of single photons in free space and interaction with photonic devices based on waveguides. The fluorescence emitted by nanodiamonds with nitrogen-vacancy centers (NV centers), when irradiated with green light (532 nm) is experimentally characterized, their fluorescence maps are obtained, the signal emitted by the NV centers is improved, and the fluorescence spectrum (600 nm - 800 nm) is also measured. A Hanbury Brown and Twiss (HBT) interferometric array is proposed to verify the non-classical character of this source. Finally, a study is made on the interaction of a point emitter, modeled as an electric dipole, with the transverse electric (TE) and transverse magnetic (TM) modes of silicon nitride waveguides, an interaction that is mediated by the evanescent field
Water exchange in Chinchorro Bank
No full textEn este trabajo, un año de mediciones del campo de presión subsuperficial dentro y alrededor de Banco Chinchorro, junto con observaciones de corrientes y oleaje en el exterior, sugirieron cuatro procesos principales que gobiernan el intercambio de agua con sus alrededores: el bombeo de agua generado por olas superficiales, la circulación de gran escala en la región, las corrientes impulsadas por el viento y el bombeo de las mareas; tomando en cuenta lo anterior se investigó y estimó la contribución que tiene cada forzamiento en el intercambio de agua entre el Banco y el océano adyacente a diferentes escalas temporales. Como resultado se obtuvo que la variabilidad de la circulación a gran escala, dominada por la Corriente de Yucatán, influye de manera indirecta en el intercambio de agua de la zona al generar gradientes del nivel del mar dentro del Banco, donde un aumento de 1 m s-1en la corriente durante un par de semanas podría reponer toda el agua del Banco (~14 días). Por su parte el régimen de mareas con una amplitud de ~20 cm, implicó que el Banco intercambia con su entorno ~10 % de su volumen en un día y posiblemente la renovación total del agua en ~10 días. En el caso del oleaje, el constante choque de éste en el margen oriental del arrecife indujo la entrada de agua y generó un gradiente de presión que impulsa una deriva de este a oeste capaz de reponer el agua sobre el banco en una escala de tiempo de ~9 días e incluso ~3 días en eventos de oleaje extremo. La persistencia de los Vientos Alisios y otros eventos, colocaron al viento como el factor más importante en el intercambio agua, tanto por generar olas superficiales que inciden en el Banco, como por establecer una circulación dentro de la zona arrecifal. Con una fricción de fondo razonable (Cd de 0.015), las corrientes inducidas por el viento sobre el Banco en eventos máximos, resultan casi un orden de magnitud mayor que las inducidas por el gradiente de presión, ~0.1 m s~1 implicando un intercambio del agua en el arrecife en un tiempo de ~1.5 días.A year worth of observations of the subsurface pressure field in and around Banco Chinchorro, in conjunction with currents and wave measurements outside the bank, suggest four main processes responsible for the water exchange between the bank and its surrounds: the water pumping generated by the surface waves, the large-scale circulation in the region, currents driven by the wind and tidal pumping; investigating each of these forcing’s it was possible to estimate their contribution to the water exchange at different time scales. The variability of the large-scale circulation is dominated by the Yucatan Current that imposes surface sea level gradients over the bank driving water exchanges, where a 1 m/s increase of the current during a couple of weeks could replace all the water within the bank (~14 days). Tides, with amplitudes of ~20 cm, imply that the bank exchanges ~10% of its volume with its surrounding in 1 day and possibly a total renewal in ~10 days. Surface waves, that constantly break over the bank's eastern barrier, induce an east-west pressure gradient that drives a western water drift that is capable of replacing the bank's volume in ~9 or even in ~3 days in extreme wave conditions. The persistent trade winds and other events, indicates that the wind is the most important factor of exchange, not only for being responsible for generating surface waves that break over the bank's eastern barrier, but also for generating water circulation within the bank. Using a reasonable bottom friction coefficient (0.015), the currents induced by the wind within the bank are an order of magnitude larger than those induced by a surface pressure gradient. A ~0.1 m/s induced current implies a total water exchange in ~1.5 days
Conformational changes of an aptamer variant on the interaction with functionalizes carbon nanotubes
No full textLos virus del papiloma humano (VPH) son una familia de pequeños virus de DNA sin envoltura con un genoma circular de casi 8000 pares de bases. Los genotipos del VPH se dividen en dos categorías: de riesgo bajo y de riesgo alto, según el espectro de lesiones que inducen. Los VPH de riesgo alto causan cerca del 5% de todos los cánceres en el mundo, siendo el cáncer de cuello uterino de los más frecuentes y una de las principales causas de muerte en los países de ingresos bajos y medios donde las pruebas de detección y el tratamiento no son de fácil acceso. El genoma de los VPH codifica solo ocho genes, E6 y E7 son las principales oncoproteínas y su expresión representa biomarcadores específicos para estrategias de diagnóstico y terapia. Bajo este enfoque, los aptámeros son oligonucleótidos de cadena sencilla que pueden utilizarse para identificar una amplia variedad de moléculas (incluyendo los productos génicos de los virus). Además, se han utilizado para generar biosensores en diferentes formatos. Aunado a esto, los materiales nanoestructurados a base de carbono han atraído una especial atención por sus propiedades fisicoquímicas únicas que derivan en un gran potencial para su uso en el diagnóstico y terapia del cáncer. La presente investigación tuvo por objetivo caracterizar los cambios conformacionales de un aptámero con capacidad de unión hacia la oncoproteína E7 del VPH en su interacción con nanotubos de carbono provistos de diferentes funcionalizaciones ya que son plataformas prometedoras para desarrollar biosensores de diagnóstico. La metodología desarrollada consistió en el modelado de seis sistemas distintos para estudiar mediante simulaciones de dinámica molecular la influencia de diferentes grupos funcionales en el nanotubo de carbono sobre el comportamiento estructural del aptámero. El estudio de varios complejos del aptámero y nanotubos de carbono con varios tipos de funcionalizaciones permitió determinar que el complejo que poseía el nanotubo prístino fue el mejor candidato para inmovilizar el aptámero bajo las condiciones de trabajo. Además de los resultados obtenidos en esta investigación, se establecieron las bases para continuar con los estudios in silico y diseñar un nanobiosensor.Human Papillomaviruses (HPVs) are small non-enveloped DNA tumor viruses with a circular genome of nearly 8 Kbp. HPV genotypes are divided into the low–risk and high–risk categories based on the spectrum of induced lesions. The high–risk group causes about 5% of all cancers worldwide, with cervical cancer among the most common and a leading cause of death in developing countries, where screening and treatment are not widely available. HPV genome encode eight genes, of which E6 and E7 have transforming properties and their expression represents specific biomarkers for diagnostic and therapeutic strategies. In recent years there has been considerable interest in biological sensing by means of nucleotide material. Under this approach, aptamers are single–stranded oligonucleotides that can be used to identify a wide variety of molecules (including virus gene products), and have also been used to generate biosensors in different formats. Additionally, carbon–based nanostructured materials have attracted special attention for their unique physicochemical properties that lead in significant potential for use in cancer diagnosis and therapy. The aim of this work was to characterize the conformational changes of an aptamer with binding affinity towards the HPV E7 oncoprotein in its interaction with carbon nanotubes provided with different functionalization, since they are promising platforms for developing diagnostic biosensors. The experimental design consisted of modeling six systems to study, through molecular dynamics simulations, the influence of different functional groups on the structural behavior of the aptamer. The study of several complexes of the aptamer and carbon nanotubes with several types of functionalizations allowed to determine that the complex that had the pristine nanotube was the best candidate to immobilize the aptamer, under the working conditions. Furthermore, these results pave the way to continue with the in silico studies to design a nanobiosensor
Physical-biogeochemical modeling of Todos Santos Bay: scenarios of input and iron limitation
No full textLa modelación de los ecosistemas marinos es una herramienta que sirve para entender y describir los procesos físicos y biogeoquímicos, con el fin de responder las preguntas de investigación sobre la dinámica de los ecosistemas. En este trabajo se implementa un modelo numérico oceánico físico-biogeoquímico, el cual consta del acoplamiento de un modelo hidrostático de circulación oceánica y de un modelo biológico de nutrientes-fitoplancton-zooplancton-detrito (NPZD) con limitación de hierro, para la Bahía de Todos Santos (BTS). En un trabajo previo se observaron diferencias importantes entre las simulaciones numéricas y los datos satelitales de clorofila: picos más pronunciados de biomasa fitoplantónica en el modelo o incluso anomalías de signo opuesto durante ciertos periodos. Por esta razón en este trabajo se implementa una metodología más compleja para explicar mejor los procesos fitoplanctónicos en la BTS. Investigaciones previas mencionan la limitación de hierro a lo largo del centro y sur del Sistema de la corriente de California, donde la biodisponibilidad de hierro disuelto influye en la productividad, composición de las especies y estructura trófica de las comunidades fitoplantónicas. Con base en esta idea, se proponen diferentes escenarios de aportes y limitación de hierro en la BTS, asociados con la surgencia costera, el aporte de la corriente de California y los Vientos de Santa Ana. Para evaluar la veracidad de las simulaciones se realiza una comparación con datos in situ, datos satelitales y trabajos previos. Además, se incluye un análisis de los datos modelados: evaluando los transportes de nutrientes, series de tiempo y las relaciones de nutrientes. Las simulaciones sugieren que los aportes de hierro más relevantes son por la surgencia costera y los vientos de Santa Ana, mientras que el aporte de hierro proveniente de la corriente de California no es tan importante en comparación con otros aportes dentro de la Bahía. En la primera mitad del año 2011, periodo de análisis en este trabajo, se presentaron cuatro periodos de limitación de hierro en el interior de la BTS, dependiendo de la presencia e intensidad de los aportes de nutrientes, no obstante se necesita un análisis de la variabilidad de largo plazo para entender mejor los procesos biogeoquímicos en la BTS.Modeling of marine systems is a tool by which we analyze, synthesize, and test our understanding of the dynamics of the ecosystems, with the purpose of solving the questions about of the processes involved. In this research a physical-biogeochemical numerical model is implemented, which consists of the coupling of a hydrostatic ocean-circulation model and a biological model of nutrients-phytoplankton-zooplankton-detritus (NPZD), with iron limitation, for the Todos Santos Bay (TSB). In a previous work important differences were observed between the model simulations and the satellite derived chlorophyll: stronger peaks of phytoplankton biomass in the model or even anomalies of opposite sign during certain periods. For this reason, a more complex methodology is implemented to better explain the phytoplankton processes in the TSB. Previous works mention an iron limitation in central and southern California current system, where iron bioavailability has a profound influence on the productivity, composition, and trophic structure of phytoplankton communities. Based on this notion, different scenarios of iron input and limitation are proposed for the TSB, associated with upwelling, Santa Ana winds, and input by the California current. To evaluate the simulations, a comparison with satellite data, in situ data, and previous investigations are carried out. Also, an analysis of the model simulations is included: nutrients transports, time series, and nutrients ratios are evaluated. The simulations suggest that the most relevant iron inputs are those driven by the upwelling and the Santa Ana winds, while the input by the California current is not as important as other inputs into the bay. In the first half of 2011, focus of this work, four periods of iron limitation occurred in the TSB, depending on the presence and intensity of the nutrient inputs, but an analysis of the long term variability is necessary to better understand the biogeochemical processes in the TSB
Cryopreservation of gonadal tissue of White snook Centropomus viridis: Effect of penetrant and non-penetrant cryoprotectants on the viability of germ cells
No full textEl robalo blanco Centropomus viridis es una de las pesquerías artesanales más importantes en el noroeste de México, por lo que se busca optimizar su cultivo en cautiverio para satisfacer la demanda comercial. La criopreservación permite conservar el germoplasma por tiempo ilimitado, y en conjunto con técnicas de trasplante, podría contribuir a apoyar los programas de reproducción asistida en peces. Dadas las complicaciones para criopreservar huevos y larvas de peces y que la conservación de material genético del esperma es incompleta, por ser células haploides, se ha propuesto la criopreservación de las células germinales (CG). Sin embargo, los protocolos de criopreservación de CG para peces marinos son escasos. Por tanto, el objetivo de esta tesis fue desarrollar un protocolo de criopreservación de tejido gonadal de robalo. La criopreservación se realizó con etilenglicol (EG) o dimetilsulfóxido (DMSO) a concentraciones de 1.5 M o 2 M, o la combinación de 1.5 M DMSO, lactosa (0.1 o 0.2 M) y 10% yema de huevo. El tejido gonadal se congeló a -80°C durante 10, 15 o 30 minutos. La disgregación del tejido se realizó con tripsina (0.25%, 0.30%, 0.40% o 0.50%), y las CG se aislaron con un gradiente de densidades del 10% y 40% de Percoll. La viabilidad celular se evaluó con diacetato de fluoresceína y yoduro de propidio. Las CG se identificaron con el marcador VASA mediante inmunocitoquímica. En el tejido gonadal descongelado de robalo, la mayor viabilidad (72%) se observó cuando se congelaron con 2 M DMSO a -80°C por 15 minutos. La concentración de tripsina 0.25% fue elegida para la disgregación celular. Las CG se aislaron en la banda de Percoll al 10%. En dicha banda se observó el 36% de células con expresión de VASA. Este protocolo logró una viabilidad >50% en todos los tratamientos, y una alta concentración celular. Por lo tanto, este estudio establece una línea base para realizar futuros protocolos de criopreservación de tejido gonadal de peces marinos. Se propone como futuros estudios el trasplante de CG criopreservadas de robalo en organismos subrogados además de estudios de criopreservación de otras especies de robalo.The white snook Centropomus viridis is one of the most important artisanal fisheries in the northwest of Mexico. Therefore, it sought to optimize its culture in captivity to satisfy commercial demand. Cryopreservation allows germplasm to be preserved for an unlimited time, and together with transplant techniques, it could contribute to supporting assisted reproduction programs in fish. Given the complications of freezing fish eggs and larvae and the preservation of genetic material in sperm is incomplete, as they are haploid cells, cryopreservation of germ cells (GCs) has been proposed. However, GCs cryopreservation protocols for marine fish are scarce. Therefore, the objective of this thesis was to develop a cryopreservation protocol for White snook gonadal tissue. Cryopreservation was performed with ethylene glycol (EG) or dimethyl sulfoxide (DMSO) at concentrations of 1.5 M or 2 M, or the combination of 1.5 M DMSO, lactose (0.1 or 0.2 M), and 10% egg yolk. Gonadal tissue was frozen at -80°C for 10, 15, or 30 minutes. Tissue disaggregation was performed with trypsin (0.25%, 0.30%, 0.40% or 0.50%), and GCs were isolated with a density gradient of 10% and 40% Percoll. Cell viability was assessed with fluorescein diacetate and propidium iodide. The GCs were identified with the VASA marker by immunocytochemistry. In thawed White snook gonadal tissue, the highest viability (72%) was observed when frozen with 2 M DMSO at -80°C for 15 minutes. A trypsin concentration of 0.25% was chosen for cell disaggregation. GCs were isolated on the 10% Percoll band, and 36% of cells with VASA expression were observed. This protocol achieved >50% viability in all treatments and high cell concentration. Therefore, this study establishes a baseline for future gonadal tissue cryopreservation protocols in marine fish. The transplantation of cryopreserved GCs of White snook in surrogate organisms and the conservation of other snook species are suggested as future research
Capture and inactivation of a SARS-CoV-2 model using nanomaterials
No full textEl SARS-CoV-2 es actualmente uno de los virus más contagiosos que existen y el causante de la peor pandemia de este siglo que aún estamos afrontando, la COVID-19. Para evitar la propagación e infección en la población y proteger a los trabajadores de la salud, debemos de contar con un equipo de protección personal adecuado como lo son las mascarillas. La nanotecnología juega un papel muy importante en el desarrollo de equipo de protección personal adecuado y eficiente, a través del uso de materiales inteligentes con capacidad antiviral y antibacteriana, capaces de desinfectar superficies y que puedan ser incorporados en las mascarillas. De tal manera, una de las estrategias para combatir a los virus son los nanomateriales, debido a su tamaño, gran área superficial en relación con su volumen, y a sus propiedades químicas y físicas a esta escala. En este proyecto se estudiaron dos nanomateriales diferentes, zeolitas y carbonitruros para atrapar e inactivar virus, usando como modelo dos virus de plantas, el virus del mosaico del bromo (BMV) y el virus del moteado clorótico del caupí (CCMV); y el bacteriófago MS2. Además, se estudió su efecto antibacteriano contra bacterias gram positivas como Staphylococcus aureus y Bacillus pumilus y gram negativas como Escherichia coli. Se estudiaron 3 estructuras de zeolitas: chabazita, mordenita y faujasita. De igual manera se estudiaron carbonitruros que contenían diferentes concentraciones de cobre y plata. En este trabajo se hizo un screening de 46 nanomateriales. Entre los mejores nanomateriales se tuvieron aquellos que tenían plata y cobre en su estructura, sobre todo la faujasita con plata fue uno de los mejores candidatos, además de la zeolita con TiO2 y Praseodimio. Así mismo, se determinó el efecto fotocatalítico del TiO2 impregnado en diferentes textiles mediante microscopía electrónica de barrido. Se observó que a 5 minutos de exposición a luz UV con una longitud de onda de 254 nm, las bacterias no eran visibles. También, mediante espectrofotometría UV se determinó el porcentaje de adsorción del virus en las zeolitas y se observó que la faujasita que contenía plata a una concentración de 1 mg/ml adsorbió virus BMV hasta casi un 50%, a diferencia de la faujasita normal. Finalmente, en la búsqueda de nuevos materiales que puedan capturar e inhibir los virus, se estudió mediante acoplamiento molecular in silico la unión de diversos polímeros y polisacáridos a las proteínas virales del BMV, CCMV, MS2 y la RBD...SARS-CoV-2 is currently one of the most contagious viruses in existence and the cause of the worst pandemic of this century that we are still facing, COVID-19. To prevent spread and infection in the population and protect health workers, we depend on having adequate personal protective equipment such as masks. Nanotechnology plays a very important role in the development of adequate and efficient personal protective equipment, through intelligent materials with antiviral and antibacterial capacity, capable of disinfecting surfaces and that can be incorporated into masks. Thus, one of the strategies to combat viruses are nanomaterials, due to their size, large surface area in relation to their volume, and their chemical and physical properties at this scale. In this project, two different nanomaterials, zeolites and carbonitrides, were studied to trap and inactivate viruses, using as a model two plant viruses, bromine mosaic virus (BMV) and cowpea chlorotic mottle virus (CCMV); and the bacteriophage MS2. In addition, its antibacterial effect against gram-positive bacteria such as Staphylococcus aureus and Bacillus pumilus and gram-negative bacteria such as Escherichia coli was studied. Three zeolite structures were studied: chabazite, mordenite and faujasite. Likewise, carbonitrides containing different concentrations of copper and silver were studied. In this work, a screening of 46 nanomaterials was made. Among the best nanomaterials were those that had silver and copper in their structure, especially faujasite with silver was one of the best candidates, in addition to zeolite with TiO2 and Praseodymium. Likewise, the photocatalytic effect of TiO2 impregnated in different textiles was determined by scanning electron microscopy. It was observed that after 5 minutes of exposure to UV light with a wavelength of 254 nm, the bacteria were not visible. Also, by means of UV spectrophotometry, the percentage of adsorption of the virus in the zeolites was determined and it was observed that the faujasite containing silver at a concentration of 1 mg/ml adsorbed BMV virus up to almost 50%, unlike the normal faujasite. Finally, in the search for new materials that can capture and inhibit viruses, the binding of various polymers and polysaccharides to the viral proteins of BMV, CCMV, MS2 and the RBD of SARS-CoV-2 was studied by means of in silico molecular docking, being chitosan and dextran the best candidates with binding energies of -7 and -6.2 kcal/mol ..
Calcium carbonate production by encrusting organisms in reefs of the Mexican Pacific
No full textLos organismos incrustantes unen y estabilizan los componentes de la estructura arrecifal y contribuyen a la producción de carbonato de calcio (CaCO3), pero sobre esto sabemos muy poco. Este trabajo estima la tasa de calcificación (G, kg m-2 año-1) de organismos incrustantes en tres sitios: a) Las Gatas, b) Islote Zacatoso, y c) La Llave. Las Gatas alberga una comunidad coralina con señales de impacto antropogénico (e.g., baja cobertura de coral vivo, pero alta de algas filamentosas y escombro coralino), mientras que en Islote Zacatoso existe un arrecife costero bien conservado. Ambos sitios se ubican en el Pacífico tropical mexicano (PTM). Por otro lado, La Llave se ubica en Bahía de Los Ángeles, en el Golfo de California, y alberga una comunidad coralina sujeta a alta variación de temperatura y alta concentración de carbono inorgánico disuelto (CID) y nutrientes. Se utilizaron unidades experimentales para reclutamiento y se evaluó la eficacia de los materiales más usados (PVC y terracota). Para caracterizar los sitios de estudio se midieron la temperatura, salinidad, y transparencia del agua; y se estimó la tasa de sedimentación. La temperatura superficial del mar (TSM) y la concentración de clorofila a (Chl-a) se estimaron con datos derivados de imágenes satelitales. Se tomaron muestras de agua para determinar la concentración de CID y la alcalinidad total. El pH y el estado de saturación del agua de mar con respecto a aragonita (ΩAr) y calcita (ΩCa) se calcularon con el programa CO2SYS. La tasa de calcificación fue más baja en Las Gatas (1─1.4 G) que en Islote Zacatoso (1─3.3 G) o La Llave (1─2.6 G), lo que sugiere alta sensibilidad de los organismos incrustantes al impacto antropogénico. La competencia interespecífica por el espacio fue evidente y las condiciones ambientales de cada sitio favorecieron a distintos grupos. En Las Gatas, los moluscos fueron los mayores calcificadores potencialmente debido a la eutrofización. En Islote Zacatoso la temperatura fue alta (26─31 °C), hubo altas tasas de sedimentación (0.73─1.31 kg m-2 día-1), y las condiciones fueron mesotróficas (e.g., 0.95 mg de Chl-a m-3). No obstante, la tasa de calcificación de las algas coralinas -un grupo sensible a estos factores- fue mayor en este sitio que en los otros (0.14─0.59 G), aunque los balanos fueron los mayores calcificadores (0.4─2.2 G). En La Llave, la TSM y la concentración de CID se correlacionaron negativamente: valores altos de TSM y bajos de CID en verano ...Encrusting organisms bind and stabilize the components of the reef framework and contribute to the production of calcium carbonate (CaCO3), but knowledge gaps remain about this. This work estimates the calcification rate (G, kg m-2 año-1) of reef-building encrusting organisms in three sites: A) Las Gatas, a coral community with high anthropogenic impact (e.g., low live coral cover but high turf algae and coral rubble), B) Islote Zacatoso, a coral reef that extends to 10 m depth covering an area of ~2 ha and is dominated by Pocillopora corals, and C) La Llave, a high-latitude coral community subject to high-temperature variation and high concentration of dissolved inorganic carbon (DIC) and nutrients. A and B sites are in the Mexican Tropical Pacific (MTP), while C is in Bahia de Los Ángeles, in the Gulf of California (GC). Recruitment experimental substrates were employed, and the effectiveness of the most commonly used materials (PVC and terracotta) was evaluated. Environmental variables such as temperature, salinity, and water transparency were measured, and the sedimentation rate was calculated. The sea surface temperature (SST) and the concentration of chlorophyll a (Chl-a) were estimated with satellite-derived data. Water samples were taken to quantify the DIC and the total alkalinity. The pH and the carbonate saturation of seawater with respect to aragonite (ΩAr) and calcite (ΩCa) were calculated with the CO2SYS program. The calcification rate was lower in Las Gatas (1─1.4 G) than in Islote Zacatoso (1─3.3 G) or La Llave (1─2.6 G), suggesting that encrusters are susceptible to anthropogenic impact. The interspecific competition for space was evident, and site-specific environmental conditions favored different taxas. The mollusks were the major calcifiers in Las Gatas, potentially due to eutrophic conditions. In Islote Zacatoso, the coral reef persists under warm temperatures (26─31 °C), high sedimentation rates (0.73─1.31 kg m-2 day-1), and mesotrophic conditions (e.g., 0.95 mg of Chl-a m-3). However, the calcification rate of coralline algae (a highly sensitive taxon) was higher in this site than in others (0.14─0.59 G). In La Llave, the SST and the DIC correlate negatively: high SST (29.8 °C) and low DIC (2069 µmol kg-1) in summer, but low SST (15.5 °C) and high DIC (2186 µmol kg-1) in winter. There was no sediment stress (e.g., < 0.1 kg m-2 y-1), the pH was < 8 most of time, and the ΩAr was < 4 (range 2.01─3.74) and ΩCa < 6 (range 3.13─5.62)..