Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Seismic refraction and MASW for the characterization of two rotational landslides on Federal Highway 1D, Ensenada, Baja California, Mexico
No full textEn los años sesenta se construyó la Carretera Federal 1D (CF1D), vía de 88 km de longitud que conecta las ciudades de Tijuana y Ensenada a lo largo de la costa noroeste de Baja California. Durante la etapa de planificación del proyecto se identificaron zonas potencialmente inestables, determinando que antiguos deslizamientos podrían reactivarse, lo cual se hizo evidente durante la construcción de la carretera; sin embargo, se decidió enfrentar las inestabilidades del terreno y concluir la vía. Hasta la actualidad estos movimientos del terreno continúan activos. En el presente trabajo de investigación se aplicaron los métodos de Tomografía de Refracción Sísmica y de Análisis Multicanal de Ondas Superficiales (SRT y MASW, por sus siglas en inglés, respectivamente), para la caracterización de los deslizamientos que afectan los kilómetros 90+000 y 91+000 de la CF1D. Mediante el método convencional de levantamiento por refracción sísmica, se llevó a cabo la adquisición de registros sísmicos, utilizando fuentes de impacto y tendidos de 12 y 24 canales, correspondientes a dos perfiles de 340 m de longitud cada uno. Posteriormente, a través de la aplicación de técnicas de inversión, por medio de los métodos de SRT y MASW, obtuvimos, respectivamente, la velocidad de las ondas de compresión (VP) y de corte (VS) de los materiales del terreno. Así, logramos construir tomografías y modelos 2D de las secciones transversales del subsuelo. En consecuencia, se consiguió reconstruir de manera detallada la estructura del subsuelo, donde se establecieron las unidades estratigráficas y se identificaron las superficies de falla y otros rasgos que afectan los sitios de estudio. Las superficies de falla se desarrollan en planos de estratificación de rocas sedimentarias, condicionadas, principalmente por el contraste de competencia entre los materiales y por fallas normales. Además, se definieron los atributos morfológicos de los deslizamientos, estableciendo que son de tipo rotacional, y se determinó que el trazo de la vía se construyó sobre las masas desplazadas, lo que originó la reactivación de los deslizamientos. Los resultados de ambos métodos fueron correlacionados de manera congruente y concluyente, demostrando que estas técnicas se pueden utilizar de manera confiable para la caracterización de deslizamientos.Federal Highway 1D (CF1D) was built in the 1960s, a 88 km long highway that connects the cities of Tijuana and Ensenada along the northwest coast of Baja California. Potentially unstable areas were identified during the planning stage of the project, determining old slides could be reactivated, which became evident during the construction of the highway. However, it was decided to face the instabilities of the terrain and complete the road. To this day, these landslides continue to be active. In the following research, the methods of Seismic Refraction Tomography (SRT) and Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW) were applied to characterize the slides that affect the kilometers 90+000 and 91+000 of the CF1D. The acquisition of seismic records was carried out through the conventional method of seismic refraction survey using impact sources and lines of 12 and 24 recording channels, corresponding to two profiles of 340 m in size each. Subsequently, by the application of inversion techniques, with the SRT and MASW methods, we obtained, the velocity of the compression waves (VP) and shear waves (VS) of the ground materials. We obtained tomography and 2D models of ground-cross sections. Consequently, it was possible to reconstruct in detail the structure of the subsoil, where the stratigraphic units were observed and marked as well as fault surfaces and other features that affect km 90+000 and 91+000. Moreover, we observed that superficial faults are developed in stratification planes of sedimentary rocks, mainly conditioned by the contrasting competence between materials and normal faults. In addition, the morphological attributes of the slides are defined, establishing that they are rotational, and it is established that the route of the road was built on the displaced masses, which caused the reactivation of the slides. The results of both methods were consistently and conclusively correlated, showing that these techniques can be reliably used for slide characterization
Litopenaeus vannamei female contact sex pheromones: Protocol standardization for their detection and their effects on male courtship behavior
No full textLa identificación de feromonas sexuales es una de las líneas de investigación con mayor potencial práctico para optimizar la reproducción en cautiverio de los crustáceos de importancia comercial. Para Litopenaeus vannamei, el principal crustáceo cultivado en el mundo, se hipotetiza la existencia de dos tipos de feromonas sexuales femeninas (distancia y contacto). Sin embargo, estas no se han identificado ni existe un protocolo para su identificación. El objetivo de este trabajo fue estandarizar un protocolo de bioensayo para la detección de feromonas de contacto femeninas en L. vannamei y evaluar sus efectos sobre el comportamiento reproductivo de los machos. Con este fin, en la primera parte de la investigación se evaluaron los efectos de diferentes condiciones experimentales sobre el comportamiento de los camarones macho mediante bioensayos seriados, concluyendo que las siguientes condiciones son necesarias para una clara evidencia del efecto que las feromonas sexuales de contacto femeninas pueden tener sobre el comportamiento reproductivo de los camarones machos: 1) un período de acondicionamiento de al menos 1 h con el tanque cubierto; 2) la introducción de la “hembra artificial” hecha de tubos rígidos de PVC recubiertos con moléculas liposolubles mientras el tanque aún está cubierto; y 3) un período de observación de al menos 20 min. En la segunda parte de esta investigación se realizaron bioensayos donde se presentaron diferentes tratamientos de hembras “artificiales” a camarones machos sexualmente maduros, observándose una asociación significativa entre el comportamiento reproductivo de L. vannamei y los cuatro diferentes extractos cuticulares a los que fueron expuestos: (1) exoesqueleto ventral de hembra madura (EVHM), (2) exoesqueleto dorsolateral de hembra madura (EDHM), (3) exoesqueleto ventral de hembra inmadura (EVHI) y (4) exoesqueleto dorsolateral de hembra inmadura (EDHI). En los tratamientos EVHI y EDHI se presentaron tres comportamientos distintos: contacto, empuje y contacto prolongado; mientras que en los tratamientos EVHM y EDHM se presentaron dos comportamientos: contacto y empuje. En los cuatro tratamientos existieron diferencias significativas en la escala de comportamiento presentado, expresado como bioactividad total, con respecto a los controles tratados con hexano.The identification of sex pheromones is one of the lines of research with the greatest practical potential to optimize the reproduction in captivity of commercially important crustaceans. For Litopenaeus vannamei, the main cultivated crustacean in the world, the existence of two types of female sexual pheromones (distance and contact) is hypothesized. However, these have not been identified and there is no bioassay protocol for their identification. The objective of this work was to standardize a bioassay protocol for the detection of female contact pheromones in L. vannamei and to evaluate their effects on the reproductive behavior of males. In the first part of the thesis, the effects of different experimental conditions on the behavior of male shrimp was evaluated through serial bioassays, concluding that the following conditions are needed for a clear evidence of the effect that female contact sex pheromones can have on the male's reproductive behavior: 1) a conditioning period of at least 1 h with the tank covered; 2) the introduction of the “artificial female” made of rigid PVC tubes coated with liposoluble molecules while the tank is still covered; and 3) an observation period of at least 20 min. In the second part of this thesis, bioassays were carried out where different treatments of "artificial" females were presented to sexually mature male shrimp, observing a significant association between the reproductive behavior of L. vannamei and the four different cuticular extracts to which they were exposed: (1) ventral exoskeleton of mature female (EVHM), (2) dorsolateral exoskeleton of mature female (EDHM), (3) ventral exoskeleton of immature female (EVHI) and (4) dorsolateral exoskeleton of immature female (EDHI). In the EVHI and EDHI treatments there were three different behaviors: contact, pushing and prolonged contact; while in the EVHM and EDHM treatments there were two behaviors: contact and push. In the four treatments there was significant differences in the behavioral scale presented, expressed as total bioactivity, with respect to the controls treated with hexane
Classification of heart sounds using time-frequency analysis and machine learning
No full textLa auscultación es una herramienta de diagnóstico no invasiva, de bajo costo y de sencilla implementación, que actualmente provee información importante en el diagnóstico de patologías cardíacas. Con ayuda de la auscultación se obtiene el sonido cardíaco o fonocardiograma, que es el elemento principal del análisis de este trabajo. Los errores de diagnóstico debido a la falta de médicos experimentados y las limitaciones del sistema auditivo humano han llevado al avance en el área de procesamiento digital de señales y el desarrollo de técnicas para el análisis de sonidos cardíacos asistidos por computadora. El presente trabajo tiene como objetivo principal la aplicación del análisis de técnicas de aprendizaje de máquinas para la clasificación de audio cardíaco. Haciendo uso de tres representaciones tiempo-frecuencia siendo estas el espectrograma, el espectrograma en escala de Mel y la transformada ondeleta Synchrosqueezing, para generar matrices de características que mejor representen la señal de audio cardíaco. Las matrices obtenidas serán clasificadas usando redes neuronales convolucionales, en este trabajo se usarán tres arquitecturas de redes neuronales que han demostrado tener un desempeño notable en tareas de clasificación. Los resultados obtenidos indican que la correcta variación de la combinación de las tres representaciones tiempo-frecuencia, así como la correcta elección del clasificador influye en el rendimiento y el tiempo necesario para la clasificación.Auscultation is a non-invasive, low-cost, easy-to-implement diagnostic tool that provides valuable information for diagnosing cardiac pathologies. With the help of a digital stethoscope, a heart sound or phonocardiogram signal is obtained, which is the main element of study in this dissertation. Misdiagnosis due to a lack of experienced clinicians and the human auditory system’s limitations have led to modern computer-aided analysis of heart sounds. The present work has the main objective of applying audio signal processing and machine learning techniques to classify heart sounds as normal or abnormal. The proposed methodology uses three time-frequency representations, the spectrogram, the mel scale spectrogram, and the wavelet synchrosqueezed transform. We generate a feature matrix that best represents the heart sound based on these representations. The obtained matrices are classified using convolutional neural networks; three neural networks architectures are used AlexNet, VGG16, and Ullah. These architectures have shown a remarkable performance in classification tasks. The obtained results indicate that the proper combination of the three time-frequency representations and the appropriate choice of the classifier have a significant repercussion on the performance and the time required for classification
Origin and evolution of the geothermal fluids located in El Aguajito caldera, Baja California Sur, México.
No full textActualmente no existe un modelo sobre el origen de los fluidos hidrotermales presentes en la caldera El Aguajito (CEA). En este trabajo, se propone un modelo conceptual para explicar el origen y evolución de los fluidos hidrotermales presentes en la CEA, el cual se correlacionó con la geología del área y modelos de geofísica (gravimétricos, sísmicos y de MT) publicados en la literatura. Para este modelo se realizó un análisis y caracterización geoquímica e isotópica de los fluidos (aguas) de las manifestaciones hidrotermales Agua Agria (AA), El Azufre (EA), La Reforma (LR) y los pozos domésticos de San Alberto (SA). A partir de la caracterización geoquímica se concluye que los fluidos de la manifestación AA son de tipo ácidos sulfatados, formados por condensación de gases (geotérmicos/magmáticos) en aguas subterráneas y meteóricas someras muy cercanas a la superficie. Estos gases (mezcla de vapor y otros volátiles), fueron disueltos en el fluido geotérmico a profundidad y posteriormente se separaron del fluido clorurado por procesos de ebullición durante su ascenso a la superficie, para luego condensarse en las aguas someras. Se propone que la manifestación AA es una salida del posible reservorio localizado bajo la CEA, la cual viaja lateralmente antes de emerger. La manifestación EA presenta fluidos de tipo neutro sulfatados sódicos los cuales pasan por procesos de evaporación ebullición y mezcla durante su ascenso a superficie, sus altas concentraciones de SO4 son un posible resultado de condensación de vapor en aguas someras. También en esta zona hidrotermal se estimó una temperatura geotermométrica de Na/K promedio de 190 °C. Para SA se infieren fluidos resultado de mezcla de aguas someras con aguas meteóricas. La manifestación LR presenta fluidos parcialmente equilibrados que pasan por procesos de evaporación ebullición y mezcla con agua marina (probablemente durante su ascenso a superficie), apoyando la hipótesis establecida previamente en la literatura de una intrusión salina.Currently, no model explains the origin of the hydrothermal fluids in the El Aguajito caldera (CEA). In this work, a conceptual model is proposed to explain the origin and evolution of the hydrothermal fluids present in the CEA, which was correlated with the geology of the area as well as geophysical models (gravimetric, seismic, and MT) published in the literature. For this model, an analysis, and geochemical and isotopic characterization of the fluids (waters) of the hydrothermal manifestations Agua Agria (AA), El Azufre (EA), La Reforma (LR), and the domestic wells of San Alberto (SA) were carried out. From the geochemical characterization, it is concluded that AA manifestation’s fluids are of the acid sulfated type, formed by condensation of gases (geothermal/magmatic) in groundwater and shallow (very close to the surface) meteoric waters. These gases (a mixture of steam and other volatiles) were dissolved in the geothermal fluid at depth and subsequently separated from the chlorinated fluid by boiling processes during its ascent to the surface, to later condense in the shallow waters. The AA manifestation is proposed to be an exit from the possible reservoir located below the CEA, which travels laterally before emerging. The EA manifestation presents fluids of the neutral sulfated sodium type which go through processes of evaporation, boiling, and mixing during their ascent to the surface, its high concentrations of SO4 are a possible result of vapor condensation in shallow waters. Furthermore, an average Na/K geothermometric temperature of 190 °C was estimated in this hydrothermal manifestation. SA isinferred as a possible result of the mixture ofshallow and meteoric waters. The LR manifestation presents partially balanced fluids that go through processes of evaporation, boiling, and mixing with seawater (probably during its ascent to the surface), supporting the hypothesis previously established in the literature of a saline intrusion
Brain programming and its robustness against adversarial attacks by the detection of the Snowy Plover
No full textIncluso cuando las redes neuronales convolucionales han demostrado ser poderosas en la tarea de detección de objetos sobresalientes, tienen una vulnerabilidad que no debe ser ignorada: son susceptibles a ataques adversarios, los cuales las hacen muy poco confiables. La confiabilidad es un aspecto importante a considerar cuando se habla de detección; sin ésta, cualquier atacante puede volver el algoritmo inutilizable. La programación cerebral (brain programming) es una metodología evolutiva para problemas visuales que es altamente resiliente, y es capaz de soportar incluso las perturbaciones más intensas. En este trabajo, se lleva a cabo por primera vez un estudio que compara la resiliencia a los ataques adversarios y a perturbaciones con ruido usando una base de datos del mundo real de un ave playera llamada Chorlo Nevado (Charadrius nivosus) en una tarea de atención visual. Las imágenes en esta base de datos fueron tomadas en el campo y representan un reto en la detección debido a la naturaleza del ambiente y las características físicas del ave. Al atacar tres diferentes redes neuronales convolucionales usando ejemplos adversarios de esta base de datos, se comprueba que no se comparan con el algoritmo del brain programming cuando se trata de resiliencia, ya que sufren grandes pérdidas en su rendimiento. Por otro lado, el brain programming se mantiene robusto y su rendimiento no se ve afectado. También, al usar imágenes del Chorlo Nevado en la experimentación, el trabajo se enfoca en la importancia de la resiliencia en problemas del mundo real donde la conservación de la naturaleza está presente. La programación cerebral es el primer algoritmo evolutivo altamente resiliente usado para tareas de detección de objetos sobresalientes.Even when deep convolutional neural networks have proven to be powerful at saliency detection, they have a vulnerability that should not be ignored: they are susceptible to adversarial attacks, which makes them highly unreliable. Reliability is an important aspect to consider when it comes to salient object detection; without it, any attacker can render the algorithm useless. Brain programming is an evolutionary methodology for visual problems that is highly resilient, and is able to withstand even the most intense perturbations. In this work, we perform for the first time a study that compares the resilience against adversarial attacks and noise perturbations using a real-world database of a shorebird called the Snowy Plover (Charadrius nivosus) in a visual attention task. The images in this database were taken on the field and even pose a detection challenge due to the nature of the environment and the physical characteristics of the bird. By attacking three different deep convolutional neural networks using adversarial examples from this database, we prove that they are no match for the brain programming algorithm when it comes to resilience, suffering great losses in their performance. On the other hand, brain programming stands its ground and sees its performance unaffected. Also, by using images of the Snowy Plover, we refer to the importance of resilience in real-world issues where conservation is present. Brain programming is the first highly resilient evolutionary algorithm used for saliency detection tasks
Pharmacokinetics analysis of luminescent nanoparticles with chitosan and folic acid to use in breast cancer detection.
No full textEl cáncer es un grupo de enfermedades que se caracteriza por el crecimiento desregulado de células, donde su diagnóstico y resección pueden ser complicados debido a la alta tasa de falsos negativos o positivos derivados de fallas técnicas y humanas, por lo que actualmente se emplean agentes de contraste que hacen más fácil de identificar el tejido tumoral. No obstante, estos tienden a acumularse en ciertos tejidos, por lo que es necesario explorar alternativas que complementen los métodos de detección de cáncer actuales. Por lo anterior, nuestro grupo de laboratorio se ha enfocado en la investigación de nanopartículas luminiscentes sintetizadas a partir de elementos de terras raras, como son las nanopartículas YAG:Ce3+ y Gd2O3:Eu3+, las cuales, son capaces de emitir luz al ser excitadas con longitudes de ondas pertenecientes al espectro visible y ultravioleta respectivamente. Estas nanopartículas pueden ser funcionalizadas con polímeros naturales y ligandos específicos para receptores expresados en células de cáncer, con lo que se lograría mejorar su biocompatibilidad y especificidad para detectar a las células cancerosas. Partiendo de esos principios, en este trabajo se sintetizaron y se caracterizaron nanopartículas YAG:Ce3+ y Gd2O3:Eu3+, las cuales fueron funcionalizadas con quitosano y ácido fólico. Posteriormente se compararon sus características fisicoquímicas y se comprobó in vitro, que, ambas nanopartículas no son citotóxicas para células normales, y que a altas concentraciones, las nanopartículas YAG:Ce3+, disminuyen la proliferación de células cancerígenas. Posteriormente, se determinaron los efectos que las nanopartículas podrían causar in vivo en un modelo murino por medio de análisis farmacocinético, biodistribución y cuantificación de células del sistema inmune. Los resultados de estos análisis demostraron que las nanopartículas YAG:Ce3+, funcionalizadas con quitosano y ácido fólico, podrían ser seguras para su utilización en organismos vivos, ya que no se observó acumulación en la mayoría de los tejidos explorados ni decremento significativo en las poblaciones de células inmunes analizadas. No obstante, aún se requieren de estudios futuros en el área de nanopartículas luminiscentes para determinar las mejores condiciones fisicoquímicas y luminiscentes para su aplicación in vivo.Cancer is a group of diseases characterized by unregulated cell growth, in which diagnosis and resection can be hard to perform due to the high rate of false negatives or positives derived from technical issues and human error, therefore, contrast agents are currently used to facilitate tumor tissue detection. However, current contrast agents tend to accumulate in certain tissue, so it’s necessary to explore new alternatives to complement and enhance current cancer detection methods. Because of this, our research group has focused on investigating luminescent nanoparticles synthesized from rare earth elements, such as YAG:Ce3+ and Gd2O3:Eu3+, which are capable of emitting light when they’re stimulated by wavelengths within the visible and ultraviolet spectrum respectively. These nanoparticles can be functionalized with natural polymers and specific ligands for certain receptors expressed on cancer cells, thus enhancing their biocompatibility and specificity to detect these cells. From these principles, in this work, YAG:Ce3+ and Gd2O3:Eu3+ nanoparticles were synthesized and functionalized with chitosan and folic acid. Then, their physicochemical characteristics were compared and it was found in vitro, that both nanoparticles are not cytotoxic to normal cells, and that at high concentrations, YAG:Ce3+ nanoparticles decrease cancer cell proliferation. Then, the effects these nanoparticles could have in vivo in a murine model were determined via pharmacokinetic analysis, bioaccumulation, and immune cell quantification. The results of these analyses show that YAG:Ce3+ nanoparticles, when functionalized with chitosan and folic acid, could be safe for their use on living organisms, as there was no visible accumulation in most of the explored tissue nor a significant decrease of the immune cells that were analyzed. Regardless of this, future studies are still necessary to determine the best physicochemical and luminescent conditions for these nanoparticles to be used in vivo
Spatial and temporal distribution of nickel and cadmium related to Synechococcus spp and Prochlorococcus spp abundance in the Mexican region of the Gulf of Mexico
No full textEn la región oceánica y oligotrófica del golfo de México dominan las poblaciones de Synechococcus spp. y Prochlorococcus spp., las cuales han mostrado en otros ecosistemas una estrecha asociación con Cd y Ni, sugiriendo que estos picoautótrofos son actores importantes para la biogeoquímica de estos metales en la columna de agua. El objetivo de este estudio fue conocer la asociación entre las abundancias de estas cianobacterias y la concentración disuelta de Cd y Ni en la región de aguas profundas del golfo de México durante tres campañas oceanográficas: XIXIMI-4 (agosto - septiembre 2015), XIXIMI-5 (junio 2016) y XIXIMI-6 (agosto - septiembre 2017). Los resultados mostraron que la concentración de Cd y Ni tienen una gran variabilidad regional y temporal, influenciada en mayor medida por la actividad de mesoescala, y por otros forzantes físicos como los aportes continentales hacia la plataforma y la interacción de estructuras anticiclónicas con el talud, que permiten un transporte costa-océano. La distribución de Cd y Ni en la columna de agua también se vio influenciada por los procesos locales de remineralización de los metales que fueron consumidos en la zona eufótica por diversos grupos fitoplanctónicos. Las relaciones estequiométricas de metal:nutriente, evidenciaron una variabilidad temporal entre las campañas, proponiendo que los cambios estacionales de la columna de agua, así como la cantidad y el origen de la materia orgánica, pueden estar influyendo en el cambio de estas razones. Comparativamente con la región norte del Atlántico oeste (~19 - 21°N), las aguas del golfo mostraron características fisicoquímicas similares. Los análisis estadísticos de este estudio revelaron una tendencia generalmente opuesta de ambas cianobacterias con el Cd y Ni, sugiriendo un cierto control de estos metales en el crecimiento de estos organismos, ya sea por un consumo inmediato o por un efecto tóxico después de un cierto umbral de concentración. Los resultados de este estudio destacaron la importancia de los factores físicos, químicos y biológicos en la distribución de Cd y Ni en el golfo y particularmente, el papel que ejercen las poblaciones de cianobacterias en modificar sus concentraciones dentro de la zona eufótica.Picoautotrophs like, Synechococcus spp. and Prochlorococcus spp. are dominant populations in the oceanic and oligotrophic region of the Gulf of Mexico. They exhibit a close relationship with Cd and Ni, hence, they are important actors on the biogeochemistry of these metals in the water column. The objective of this research was to study the association between the abundance of these cyanobacterial populations and the dissolved concentrations of Cd and Ni at the deep region of the Gulf of Mexico during three oceanographic campaigns: XIXIMI-4 (August - September 2015), XIXIMI-5 (June 2016) and XIXIMI-6 (August - September 2017). The results showed regional and temporal variability in the Cd and Ni concentrations, mainly influenced by the mesoscale activity and other physical forcing such as, river inputs to the continental shelf and the interaction between anticyclonic structures and the continental slope, allowing a cross-shelf transport. Local processes like, metal remineralization after consumption in the euphotic zone by different phytoplankton groups, also influenced the Cd and Ni distributions in the water column. The metal:nutrient stoichiometry displayed a temporal variability among campaigns, associated to the seasonal changes in the water column, and also the amount and origin of the organic matter. Comparisons made with the northern region of the Western Atlantic (~19 - 21°N), indicated that the Gulf of Mexico waters presented similar physicochemical characteristics. Statistical analyses revealed a generally opposed trend between both cyanobacterial populations and the two metals, suggesting a control over their growth, by immediate consuming or by a toxic effect after surpassing a concentration threshold. The results of this study highlights the importance of the physical, chemical, and biological factors on the Cd and Ni distributions in the Gulf of Mexico and, in particular, the role of the cyanobacterial populations to modify the concentrations of these metals into the euphotic zone
Study of residual birefringence and torsion-induced birefringence of photonic crystal optic fibers (PCF)
No full textSe presenta un análisis polarimétrico para caracterizar la birrefringencia de una fibra de cristal fotónico (PCF) cuando ésta corresponde a la de un retardador homogéneo (elíptico), combinado con una torsión residual. La birrefringencia de fase se describe utilizando el cálculo de Mueller y el modelo de retardadores homogéneos para una fibra que presenta una torsión residual; mientras que para el análisis experimental se utilizan las técnicas de: evaluación de la transmitancia espectral, barrido espectral y barrido azimutal de una señal de prueba con estado de polarización (SOP) lineal. Utilizando el modelo teórico y los datos experimentales es posible caracterizar los parámetros principales de la matriz de Mueller que describe la birrefringencia residual de la PCF y los parámetros que representan a la torsión residual. Posteriormente, utilizando los parámetros obtenidos se demuestra la predicción del estado de polarización para la cara de salida de la muestra al aplicar diferentes valores de torsión en frio. Finalmente se cuantifica el valor de la torsión residual en grados, utilizando una simulación realizada con los datos experimentales y el modelo descrito en este trabajo.A polarimetric analysis is presented to characterize the birefringence of a photonic crystal fiber (PCF) when it corresponds to a homogeneous retarder (elliptical) combined with a residual torsion. The fibers' phase birefringence is described using Mueller's calculation and the homogeneous retarder model for a fiber that exhibits residual torsion. The evaluation techniques of spectral transmittance, spectral scanning, and azimuthal scanning of a test signal with linear state of polarization (SOP) are all used for experimental analysis. Using the theoretical model and experimental data, it is possible to characterize the Mueller matrix's main parameters that describe the residual birefringence of the PCF and the parameters representing residual torsion. Subsequently, using the parameters obtained, the prediction of the polarization state for the output face of the sample is demonstrated by applying different cold torsion values. Finally, the value of residual torsion in degrees is quantified using a simulation with the experimental data and the model described in this work
Data assimilation in a regional model of the Mexican Northeast Pacific
No full textObservaciones de temperatura superficial del mar (SST) y la altura del nivel del mar (SSH) del año 2003 se asimilan al modelo oceánico de circulación general CROCO (Coastal and Regional Ocean COmmunity Model) implementado en el Pacífico nororiental mexicano con el objetivo de estimar el impacto de la asimilación sobre las propiedades de la columna de agua (temperatura y salinidad) y sobre el nivel del mar. Los datos de SST asimilados provienen del producto Multi-scale Ultra-High Resolution (MUR) producido por JPL/NASA y los datos de SSH consisten en la suma de las anomalías del nivel del mar, proporcionadas por CMEMS/C3S, con una topografía dinámica media. Para validar y evaluar el desempeño del modelo se utilizan observaciones independientes de datos hidrográficos de temperatura y salinidad de las campañas del proyecto IMECOCAL. Se utiliza un esquema de relajación newtoniano de coeficiente constante como primera aproximación para asimilar los datos del satélite. Como esquema de asimilación se utiliza la versión de base fija del filtro SEEK (Singular Evolutive Extended Kalman filter). Para evaluar el rendimiento de las simulaciones de asimilación con respecto a una simulación libre (sin asimilación), se calcula la raíz del error cuadrático medio (RMS) de cada simulación con respecto a las observaciones asimiladas e independientes. En general, el modelo representa adecuadamente la estructura termohalina y las principales masas de agua presentes en el sistema de corrientes de California. La simulación de control presentó una RMS de 0.96°C y 6.94 cm en la SST y SSH, y 0.56°C y 0.12 psu en la temperatura vertical y salinidad, respectivamente. En la simulación implementada con el filtro SEEK, la RMS se redujo en (i) un 5.85 % en SST; (ii) 6.78 % en SSH; (iii) 16.80 % en temperatura vertical; (iv) 6.64 % en salinidad vertical. El efecto de esta mejora se concentró en los primeros 500 m de la columna de agua. Estos diagnósticos demuestran el impacto positivo de la asimilación de datos SST y SSH para estimar la propiedades termohalinas del océano.Sea surface temperature (SST) and sea level height (SSH) from the year 2003 are assimilated into the oceanic model of general circulation CROCO (Coastal and Regional Ocean COmmunity Model) implemented in the northeastern Mexican Pacific with the objective to estimate the impact of assimilation on the properties of the water column (temperature and salinity) and on sea level. The assimilated SST data comes from the Multi-scale Ultra-high Resolution (MUR) product produced by JPL/NASA and the SSH data consists of the sum of sea level anomalies, provided by CMEMS/C3S, with a mean dynamic topography. In order to validate and evaluate the performance of the model, independent observations of temperature and salinity hydrographic data of the IMECOCAL project campaigns are used. A constant coefficient Newtonian relaxation scheme is used as a first approximation to assimilate the satellite data. As an assimilation scheme, the fixed base version of the SEEK filter (Singular Evolutive Extended Kalman filter) is used. In order to evaluate the performance of the assimilation simulations with respect to a free simulation (without assimilation), the root mean square (RMS) error of each simulation is calculated with respect to the assimilated and independent observations. In general, the model adequately represents the thermohaline structure and the main water masses present in the California current system. The control simulation presented an RMS of 0.96°C and 6.94 cm in the SST and SSH, and 0.56°C and 0.12 psu in the vertical temperature and salinity, respectively. In the simulation implemented with the SEEK filter, the RMS was reduced by (i) 5.85 % in SST; (ii) 6.78 % in SSH; (iii) 16.80 % in vertical temperature; (iv) 6.64 % in vertical salinity. The effect of this improvement was concentrated in the first 500 m of the water column. These diagnoses demonstrate the positive impact of assimilating SST and SSH data to estimate the termohaline ocean structure
Biosynthesis of copper nanoparticles: characterization, evaluation of biocompatibility and antimicrobial properties
No full textLa resistencia bacteriana a los antibióticos es un problema de salud pública global que continúa en aumento. En las últimas décadas la nanotecnología ha contribuido de manera importante en alternativas que pueden mejorar, suplir o potenciar el tratamiento antibiótico convencional. Las nanopartículas (NPs) metálicas, han demostrado inhibir el crecimiento de las bacterias, y en muchos casos ocasionan la muerte bacteriana. El objetivo del presente estudio fue sintetizar NPs de óxido de cobre (CuONPs) mediante un método eco-amigable y determinar sus propiedades antimicrobianas, utilizando el extracto acuoso y el sobrenadante del cultivo líquido del hongo Ganoderma sessile como agentes reductores. Mediante espectrometría Ultravioleta visible (UV-vis) se identificó una onda de absorbancia a λ de 300 nm. Se evaluó la estabilidad, carga y el radio hidrodinámico de las CuONPs obtenidas y mostraron heterogeneidad y estabilidad moderada. La morfología y tamaño de las NPs se determinaron mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM). Se obtuvieron NPs de forma cuasi esférica, y con tamaño promedio de 4.5 nm ± 1.9 utilizando el sobrenadante y 5.2 nm ± 2.1 con el extracto acuoso. Las CuONPs mostraron actividad antimicrobiana contra Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa y Staphylococcus aureus. La concentración mínima inhibitoria (CMI) para E. coli, fue de 192.5 µg/mL para las CuONPs-EA y 186 µg/mL para las CuONPs-SN. Para P. aeruginosa y S. aureus se obtuvo una CMI de 165 µg/mL con las CuONPs-EA, y 159.5 µg/mL con las CuONPs-SN. Se demostró que concentraciones bajas (< 15 µg/mL) de CuONPs-EA no son tóxicas para células de riñón y ni para macrófagos. Mientras que las CuONPs-SN, mostraron citotoxicidad en concentraciones igual o mayor de 0.91 µg/mL en líneas celulares de hígado y macrófagos. Sin embargo, los cultivos celulares de riñón toleraron una concentración de CuONPs-SN de 0.91 hasta 7.37 µg/mL sin disminuir el porcentaje de viabilidad celular. Los resultados obtenidos sugieren que las CuONPs sintetizadas utilizando el extracto del hongo G. sessile, pudieran ser utilizadas para el tratamiento de enfermedades infecciosas superficiales. Se requieren más evaluaciones de bioseguridad, para demostrar que éstas posean una baja absorción a la circulación sistémica, y una baja concentración durante la excreción renal.Bacterial resistance and multi-resistance to antibiotics is a global public health problem that is continuingly growing. For decades, there has been a strenuous and extensive search for alternatives that improve, replace or enhance conventional antibiotic treatment. Some metallic nanoparticles (NPs), can inhibit the growth of bacteria, and in many cases can cause bacterial death. The objective of the present study was to synthesize copper oxide NPs (CuONPs) using an eco-friendly method and to determine its antimicrobial properties, by using the aqueous extract and the culture supernatant of Ganoderma sessile fungus. An absorbance peak of 300 nm was obtained using ultraviolet visible spectrometry (UV-vis). The CuONPs obtained showed heterogeneity and moderate stability. The morphology and size of the NPs were determined by transmission electron microscopy (TEM). NPs were obtained in a quasi-spherical shape, and with an average size of 4.5 nm ± 1.9 and 5.2 nm ± 2.1 for the supernatant and the aqueous extract, respectively. The CuONPs showed antimicrobial activity against Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus. The minimum inhibitory concentration (MIC) for E. coli was 192.5 μg/mL for the CuONPs-EA and 186 μg/mL for the CuONPs-SN. For P. aeruginosa and S. aureus, a MIC of 165 µg/mL was obtained with the CuONPs-EA and 159.5 µg/mL with the CuONPs-SN. Finally, the compatibility of both CuONPs was determined in kidney, liver and macrophage cell lines. Low concentrations (<15 μg/mL) of CuONPs-EA were shown to be non-toxic to kidney cells and macrophages. While the CuONPs-SN, showed cytotoxicity in concentrations equal to or greater than 0.91 μg/mL in liver and macrophage cell lines, observing a decrease in cell viability dependent on the concentration of CuONPs-SN. However, kidney cell cultures tolerated a CuONPs-SN concentration of 0.91 to 7.37 μg/mL without decreasing the percentage of cell viability. The results obtained suggest that the CuONPs synthesized using the extract of the G. sessile fungus could be used for the treatment of superficial infectious diseases. For further biosafety evaluations, it should be demonstrated that they have a low absorption into the systemic circulation, and consequently a low concentration during renal excretion