Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Enzymatic nanoreactors for the treatment of Pompe disease
No full textLa enfermedad de Pompe (EP) es un trastorno hereditario caracterizado por la deficiencia de la enzima alfa glucosidasa acida (GAA), que conlleva a la acumulación de glucógeno dentro de los lisosomas y que resulta perjudicial para la salud. La terapia de reemplazo enzimático (TRE) ha sido el principal tratamiento para hacer frente a la EP, sin embargo, su efectividad se ve reducida por la activación del sistema inmune, procesos proteolíticos y la dificultad que presenta la enzima terapéutica para atravesar la barreara hematoencefálica. El objetivo de este trabajo fue diseñar y sintetizar nanorreactores enzimáticos basados en el confinamiento de la enzima GAA en cápsides del virus del mosaico del bromo (BMV), con el fin de buscar posibles terapias para mejorar el tratamiento de la EP. Por lo cual, los nanorreactores con actividad enzimática GAA fueron sintetizados mediante el método de autoensamble de las proteínas de cápside del virus BMV en presencia de la enzima GAA. La proteína de cápside del BMV se obtuvo a partir del desensamble del virión nativo. La cantidad de enzima encapsidada se evaluó por medio de electroforesis en geles desnaturalizantes de poliacrilamida. La actividad enzimática de la GAA libre y de la GAA confinada en las cápsides virales fueron estudiadas utilizando el sustrato p-nitrofenol α-D-glucósido (pNP-Glc), y por medio del modelo de Michaelis-Menten se determinaron las constantes catalíticas correspondientes. Los resultados indican que el sustrato es menos a fin hacia la enzima libre (KM= 0.61 ±0.2 uM), en comparación con la enzima encapsulada (KM= 0.11 ±0.03 uM), no obstante, la enzima confinada en las cápsides presenta menor actividad (kcat= 124 ±24 s-1), en contraste con la enzima libre (kcat= 355 ±30 s -1). Por otro lado, la microscopía electrónica de transmisión (TEM), muestra que los nanorreactores sintetizados poseen una morfología cuasi-esférica con un diámetro promedio de 26 ±3 nm, similares al virión nativo. En conclusión, se han sintetizado de manera exitosa nanorreactores enzimáticos con actividad GAA con la posibilidad de poder ser usados para mejorar el tratamiento de la enfermedad de Pompe.Pompe disease (PD) is an inherited disorder originated by the deficiency of the enzyme acid alfa-glucosidase (GAA) that induces the glycogen accumulation inside the lysosomes, which is detrimental to health. The enzyme replacement therapy (ERT) has been, so far, the main treatment to contend with the EP, however, its effectivity is reduced by the immune response, enzyme proteolysis and the enzyme difficulty to cross the blood brain barrier. The aim of this work was to design and synthetize enzymatic nanoreactors based on the enzyme confinement inside the virus-like particles from the brome mosaic virus (BMV) in order to search for possible therapies to improve the treatment of PD. The GAA confinement was performed by the self-assembly of the coat proteins of BMV in the presence of GAA. The coat protein from BMV was obtained and purified from the disassemble of native virus. Several mass proportions of GAA and capsid protein were tested in the auto-assembly reaction. The amount of encapsulated enzyme was determined by denaturing polyacrylamide gel electrophoresis. The enzymatic activity of free GAA and GAA confined were studied using the substrate p-nitrophenol α-D-glucoside (pNP-Glc, and the corresponding catalytic constants were determined by means of the Michaelis-Menten model. The results showed a higher substrate affinity of the nanoreactors (KM= 0.11±0.03 uM) than the free enzyme (KM= 0.61 ±0.2 uM), nevertheless, the transformation rate was higher with the free enzyme (kcat= 355 ±30 s-1) than the confined GAA (kcat= 124 ±24 s-1). On the other hand, the transmission electron microscopy (TEM) showed that the nanoreactors are quasi-spheric shape with a diameter of 26 ±3 nm, which is similar to native virus. In conclusion, so far, enzymatic nanoreactors with GAA activity were successfully synthesized with the possibility of being used to improve the treatment of Pompe disease
Mexican Sign Language translation to text using deep learning
No full textEn México existen 4.2 millones de personas con discapacidad auditiva. Las personas con sordera severa o profunda son incapaces de escuchar a otros, por lo que sufren problemas de comunicación. Las Lenguas de Señas son usadas por las comunidades sordas del mundo para comunicarse entre sí. Este problema de comunicación es bidireccional, y pueden seguir dos direcciones: traducción de Lengua de Señas al lenguaje hablado o viceversa. El reconocimiento o clasificación de las señas es parte fundamental en la traducción. En el presente trabajo se busca desarrollar una herramienta capaz de clasificar señas dinámicas de la Lengua de Señas Mexicana (LSM) al español. Para lograrlo, se diseñó un diccionario de 100 señas que forman parte de la LSM con apoyo de expertos. Después, se diseñó un protocolo para la captura de los videos de las señas con 10 participantes no expertos, y 2 señistas expertos. Posteriormente, en una fase de procesamiento se transformaron y adecuaron los datos en tres pasos: (i) la obtención de las articulaciones del esqueleto humano mediante OpenPose y su selección por relevancia, (ii) la creación de 2 conjuntos de datos usando dos distintos esquemas de aumento de datos, y (iii) la normalización de estos conjuntos de datos. El aumento de datos se realizó usando un esquema de re-muestreo y un esquema basado en las modificaciones de las posiciones de las articulaciones. La última fase consistió en el entrenamiento y la evaluación de los modelos de aprendizaje de máquina usando los dos conjuntos de datos. Se propusieron 3 arquitecturas de aprendizaje profundo (LSTM, CNN-LSTM y ResNet) y un modelo de aprendizaje de máquina tradicional (KNN-DTW) que se tomó como modelo base. El modelo que con mejores resultados fue el modelo ResNet, con una exactitud de 0.81 sobre el conjunto de datos de prueba. A pesar de que el modelo con menor costo computacional fue el modelo de LSTM, el modelo ResNet tiene resultados comparables en tiempo de entrenamiento y tiempo de prueba lo que lo hace adecuado para ser mejorado en el futuro. El presente estudio no solo permitió la traducción de una Lengua de Señas al español en el contexto abordado, también dejó las bases para nuevos estudios en el área.In Mexico, there are 4.2 million people with hearing disabilities. Many people with hearing loss experience some issues because of their impaired ability to communicate with other people. Sign Languages are used by deaf communities around the world to communicate with each other effectively. This communication problem is bidirectional and follows two directions: translation from Sign Language to spoken language or vice versa. The recognition or classification of signs is a fundamental part of translation. The present work aims to develop a tool capable of classifying dynamic signs from the Mexican Sign Language (LSM) into Spanish. For this purpose, a corpus of 100 signs that are part of the LSM was defined with the support of experts. Afterward, a protocol to capture videos of the signs with 10 non-expert participants and 2 experts, was designed. Subsequently, in a processing phase, the data were transformed and adapted in three steps: (i) obtaining the joints of the human skeleton through OpenPose tool and their selection by relevance, (ii) the creation of 2 datasets using two different schemes of data augmentation, and (iii) the normalization of these datasets. Data augmentation was performed using a resampling scheme, and a scheme based on changes in joint positions. The last phase consisted of the training and evaluation of the machine learning models using the two datasets. Three deep learning architectures (LSTM, CNNLSTM, and ResNet) were implemented. In addition, a traditional machine learning model (KNN-DTW) was used as the base model. The model with the best results was the ResNet, with an accuracy of 0.81 on the test dataset. Although the model with the lowest computational cost was the LSTM, the ResNet model has similar results in training- and testing time, which makes it a more suitable candidate for improvement in the future. The present study not only allowed the translation of a Sign Language into Spanish but also opened the foundations for new studies in the area
Abundance of common and bottlenose dolphins in the southern region of the California Current
No full textLa estimación de abundancia permite comprender la ecología y la dinámica poblacional de las especies, y su registro a largo plazo es útil para evaluar impactos por factores antropogénicos, como la pesca y la industria. En la región sur de la Corriente de California, cubriendo toda la costa oeste de la Península de Baja California, se analizó la distribución, densidad, abundancia y variación temporal del delfín común (Delphinus delphis) y el tursión (Tursiops truncatus) de 2017 a 2021. Mediante el método de muestreo de distancias por transectos lineales, se registró al delfín común como la especie más abundante, con un máximo de 130,318 individuos (CV=0.54), seguida del tursión, con máximo 23,689 individuos (CV=0.34), ambas especies tuvieron sus máximos en octubre del 2019. Espacialmente, el delfín común fue más abundante en el estrato centro-sur (20,082; CV=0.469), entre Punta Eugenia y Bahía Magdalena y el tursión fue más abundante en el estrato sur (4,413; CV=0.422), entre Bahía Magdalena y Cabo San Lucas. La densidad poblacional estimada para el delfín común fue un orden de magnitud mayor a la del tursión (360.86 y 67.44 individuos por 1,000 km2, respectivamente). Estacionalmente, las mayores abundancias se presentaron durante otoño para ambas especies. Las mayores abundancias de tursiones se dieron en áreas más cálidas (sureñas) en comparación con aquellas de delfín común. Las menores abundancias de tursiones se presentaron en primavera y las de delfines comunes en verano. A partir de la información poblacional actualizada de estas dos especies de delfines, se sugiere que la instalación de plantas generadoras de energía renovable que proponga el Centro Mexicano de Innovación en Energía del Océano, A.C. (CEMIE-Océano) se considere para los estratos norte y/o centro-norte. De igual manera, se propone que se continúe con este tipo de trabajos para poder monitorear a las poblaciones de delfines e identificar cambios una vez instaladas las plantas y, en su caso, poder implementar estrategias de mitigación de impactos.Abundance estimation provides insight into the ecology and population dynamics of species, and its long-term records is useful for assessing impacts from anthropogenic factors, such as fishing and industry. In the southern region of the California Current, covering the entire west coast of the Baja California Peninsula, the distribution, density, abundance, and temporal variation of common dolphins (Delphinus delphis) and bottlenose dolphins (Tursiops truncatus) were analyzed from 2017 to 2021. Using the distance sampling in line transect, the common dolphin was recorded as the most abundant species with a maximum of 130,318 individuals (CV=0.54), followed by the bottlenose dolphin with a maximum of 23,689 individuals (CV=0.34), both species had their maximums in October 2019. Spatially, the common dolphin was more abundant in the central-south stratum (20,082; CV=0.469), between Punta Eugenia and Bahía Magdalena, and the bottlenose dolphin was more abundant in the southern stratum (4,413; CV=0.422), between Bahía Magdalena and Cabo San Lucas. The estimated population density for the common dolphin was an order of magnitude higher than that of the bottlenose dolphin (360.86 and 67.44 individuals per 1,000 km2, respectively). Seasonally, the highest abundances occurred during autumn for both dolphin species. The highest abundances of the bottlenose dolphin occurred in warmer (southern) areas compared to the common dolphin. The lowest abundances of the bottlenose dolphin occurred in spring and those of the common dolphin in summer. Based on the updated population information on these two dolphin species, it is suggested that the installation of renewable energy generating plants proposed by CEMIE-Oceano be considered for the northern and/or central-north strata. Similarly, it is proposed to continue with this kind of studies to be able to monitor dolphin populations and identify changes once the plants are installed and, if necessary, implement impact mitigation strategies
Development and in vitro evaluation of a prolonged release hormonal implant for the induction of spawning in fish
No full textLa acuicultura de peces marinos es una actividad productiva que ha adquirido gran importancia durante las últimas décadas; sin embargo, su desarrollo enfrenta diversas problemáticas. Dentro de las más importantes se encuentran las alteraciones en la reproducción durante el cautiverio, sobre todo en las hembras. Para resolver estos problemas, desde hace varias décadas se ha recurrido al uso de terapias hormonales en diversas especies. En la actualidad se utilizan análogos de la hormona liberadora de las gonadotropinas (GnRHa) dado su resistencia a la degradación enzimática en comparación con la GnRH nativa. Sin embargo, aunque existen implantes para la liberación de GnRHa en peces, estos no son útiles para todas las especies de importancia comercial y los protocolos de preparación no son claros para su replicación en campo, lo que hace necesario el desarrollo de nuevos protocolos claramente descritos. El presente estudio tuvo como objetivo describir y comparar el perfil de liberación de GnRHa de implantes preparados con diferentes excipientes en pruebas in vitro: 1) colesterol-celulosa; 2) alginato- metil éter metacrilato de polietilénglicol (PEGMA) y 3) etilvinilacetato (EVAc). Para la elección de los implantes a probar en la liberación de GnRHa se elaboraron implantes con diferentes excipientes y se describió el perfil de liberación de albúmina de suero bovino (BSA) como proteína modelo. Todos los implantes estudiados mostraron una liberación tipo estallido que se presentó en diferentes tiempos. Por esta razón se eligieron los implantes que iniciaron la liberación después de 6 h y liberaron por un periodo más prolongado. Para los implantes de alginato adicionalmente se probaron diferentes recubrimientos: 1) 2-hidroxietilo de metacrilato (HEMA)- PEGMA y 2) EVAc; ambos recubrimientos redujeron significativamente (p<0.01) el grado de hinchamiento de los implantes al compararlos con implantes sin cobertura. Se evaluó la liberación de GnRHa a partir de diferentes implantes: 1) 95% colesterol m/m, 5% celulosa m/m; 2) 1.5% alginato de sodio m/v-PEGMA v/v cubierto con EVAc m/m-inulina m/m, y 3) EVAc m/m. La cuantificación de las proteínas liberadas se hizo con el método del ácido bicinconínico (BCA). No se encontraron diferencias significativas en la magnitud de liberación tipo estallido entre los implantes de alginato y los de colesterol-celulosa, sin embargo, esta liberación se registró a las 6 y 48 h, respectivamente. El porcentaje acumulado liberado fue ...Marine fish aquaculture is a productive activity that has acquired great importance during the last decades; however, its development faces several problems. Among the most important are reproductive alterations during captivity, especially in females. To solve these problems, hormonal therapies have been applied for several decades in various species. Currently, gonadotropin-releasing hormone analogues (GnRHa) are used because of their resistance to enzymatic degradation compared to native GnRH. However, although implants for GnRHa release in fish exist, they are not useful for all commercially important species and preparation protocols are not clear for field replication, what makes it necessary the development of new clearly described protocols. The present study aimed to describe and compare the GnRHa release profile of implants prepared with different excipients in in vitro tests: 1) cholesterol-cellulose; 2) alginatepolyethylene glycol methacrylate ether (PEGMA) and 3) ethylene vinyl acetate (EVAc). For the choice of implants to be tested on GnRHa release, implants with different excipients were prepared and the release profile of bovine serum albumin (BSA) as a model protein was described. All the implants studied showed a burst-like release occurring at different times. For this reason, the implants that initiated release after 6 h and released for a longer period were chosen. For the alginate implants additionally, different coatings were tested: 1) 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA)- PEGMA and 2) EVAc; both coatings significantly (p<0.01) reduced the degree of implant swelling when compared to uncoated implants. GnRHa release from different implants was evaluated: 1) 95% cholesterol m/m, 5% cellulose m/m; 2) 1.5% sodium alginate m/v-PEGMA v/v coated with EVAc m/m-inulin m/m, and 3) EVAc m/m. Quantification of the released proteins was done with the bicinchoninic acid (BCA) method. No significant differences were found in the magnitude of burst-type release between alginate and cholesterol-cellulose implants; however, this release was recorded at 6 and 48 h, respectively. The cumulative percentage released was significantly higher (62.1%, p=0.003) in the alginate implants. Cholesterol implants released for 192 h,while alginate implants released for 72 h. Quantification of GnRHa released from EVAc implants was not accurate because the method was not specific for GnRHa, however, released proteins were detected up to 336 h after the start of the .
Relationship between neuropathic pain and cytokine production during experimental autoimmune encephalomyelitis
No full textLa esclerosis múltiple (EM) es una enfermedad neurológica, autoinmune, inflamatoria, crónica y discapacitante, que se asocia con el daño a la capa de mielina, proteína que recubre las fibras nerviosas y que participa en la transmisión del estímulo eléctrico hacia la médula espinal y el cerebro. Hasta la fecha, se desconoce su etiología. Sus síntomas son diversos: alteraciones motrices, visuales, metabólicas y sensoriales. Aproximadamente, un 92% de los pacientes con EM desarrollan dolor neuropático (DN). Esta alteración se caracteriza porque las personas perciben una respuesta dolorosa ante estímulos, que normalmente no generan dolor, provocando en ellas ansiedad y depresión. El tratamiento actual de la EM-DN es paliativo, escaso, riesgoso y provoca efectos secundarios severos. Dada la complejidad de esta patología, existen aún muchas interrogantes sobre su fisiología, entre ellas la relación del DN, la severidad de la EM y la producción de factores humorales de la inmunidad. Se sabe que el sistema inmunológico tiene un papel preponderante, al generar un proceso inflamatorio, que implica la participación de distintos leucocitos, y que desencadena un daño constante al tejido propio. En el presente trabajo se evaluó la producción de diferentes citocinas implicadas en neuroinflamación, tales como: IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, IL-17A, IFN-γ y TNF-α, en líquido cefalorraquídeo (LCF) y suero. Así como su correlación en el desarrollo de ambas patologías. Para cumplir con este objetivo, se estableció un curso temporal en un modelo in vivo, en la especie Rattus norvegicus, de encefalomielitis experimental autoinmune (EAE), que refleja los signos y síntomas más comunes e importantes de la EM que se manifiestan en los humanos que la padecen. Por ejemplo: dificultad para caminar, alteración de la sensibilidad en las extremidades y alodinia, es decir una respuesta dolorosa ante estímulos, como el principal síntoma del DN. Por ello, para ponderar el desarrollo del DN, se evaluó la nocicepción mecánica en ratas Lewis con EAE, utilizando la metodología “up and down”. Los resultados de este trabajo indican que el desarrollo de la alodinia se da antes de la sintomatología clínica (parálisis). Identificamos un desbalance en la expresión de las citocinas tanto en el sistema nervioso central SNC (LCF) como en la periferia (suero), predominando las citocinas proinflamatorias durante los tres estadios. Esta alteración se correlaciona con la disminución del umbral del dolor,...Multiple sclerosis (MS) is a neurological, autoimmune, inflammatory, chronic and disabling disease, which is associated with damage to the myelin layer, a protein that covers nerve fibers and is involved in the transmission of electrical stimulation to the spinal cord. and the brain. To date, its etiology is unknown. Its symptoms are diverse: motor, visual, metabolic and sensory alterations. Approximately 92% of MS patients develop neuropathic pain (NP). This alteration is characterized because people perceive a painful response to stimuli, which normally do not generate pain, causing them anxiety and depression. The current treatment of EM-ND is palliative, limited, risky and causes severe side effects. Given the complexity of this pathology, there are still many questions about its physiology, including the relationship of NP, the severity of MS and the production of humoral factors of immunity. It is known that the immune system plays a predominant role, by generating an inflammatory process, which involves the participation of different leukocytes, and which triggers constant damage to the tissue itself. In the present work, the production of different cytokines involved in neuroinflammation, such as: IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, IL-17A, IFN-γ and TNF-α, in cerebrospinal fluid (CSF) and serum. As well as its correlation in the development of both pathologies. To meet this objective, a time course was established in an in vivo model, in the species Rattus norvegicus, of experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), which reflects the most common and important signs and symptoms of MS that manifest in humans. who suffer from it. For example: difficulty walking, altered sensitivity in the extremities and allodynia, that is, a painful response to stimuli, as the main symptom of NP. Therefore, to assess the development of DN, mechanical nociception was evaluated in Lewis rats with EAE, using the "up and down" methodology. The results of this work indicate that the development of allodynia occurs before the clinical symptoms (paralysis). We identified an imbalance in the expression of cytokines both in the central nervous system (CNS) and in the periphery (serum), proinflammatory cytokines predominating during the three stages. This alteration correlates with a decrease in the pain threshold, that is, with the onset of neuropathic pain and weight loss. Demonstrating that the inflammatory cascade is the main responsible for the neurodegenerative processes ..
Nanomaterials for obtaining value-added products from glucose by photocatalysis
No full textActualmente el sector industrial está experimentando un profundo cambio al hacer que sus procesos tengan el menor impacto negativo en el medio ambiente, reutilizando materiales y reemplazando los combustibles fósiles por energías limpias. Los procesos de fotocatálisis plasmónica han ayudado a que este cambio sea menos difícil, dado que ofrece a la industria metodologías útiles para transformar compuestos eficientemente empleando la luz solar. Entre ellas, destaca el uso de nanomateriales de fase simple o compositos, por su conversión selectiva y gran eficiencia en los procesos catalíticos. En este proyecto se ha trabajado en el desarrollo de nanomateriales semiconductores-plasmónicos, sintetizados por la técnica sol-gel, para su uso en la obtención de productos de valor agregado a partir de la conversión de glucosa mediante fotocatálisis. Se sintetizaron un total de 39 muestras (distribuidas en 7 series) de compositos basados en nanopartículas de plata incrustadas en matrices semiconductoras de ferrato de bismuto (BiFeO3) dopado por sustitución con metales y tierras raras (X y/o Y seleccionados de estudios previos) en los sitios A y B del semiconductor (Bi(1-x)XFe(1-Y)YO3-Ag). La caracterización de las propiedades estructurales, químicas, morfológicas y ópticas de los compositos se llevó a cabo empleando las técnicas de difracción de rayos X, microscopia electrónica de barrido, espectroscopia de UV-VIS-NIR, espectroscopia IR y espectroscopia de fotoelectrones inducidos por rayos X. De los resultados obtenidos se escogió el compuesto Bi0.92Er0.08FeO3 (BEFO-xAg), sintetizado con diferentes concentraciones molares de plata (x) del 0 al 30% del peso total del BEFO. La difracción de rayos-X muestra que el composito BEFO-xAg presenta dos fases constituyentes: la fase BEFO con la estructura típica de perovskita del BiFeO3 y la fase de plata metálica. La microscopía electrónica de barrido muestra una morfología de granos con tamaños menores a los 300 nm, en donde están presente conglomerados con morfología del tipo panal de abeja o esponja. La espectroscopia IR por su parte muestra las vibraciones de enlaces moleculares característicos del BiFeO3, con bandas presentes en 806 y 1126 cm-1, atribuido a la unión del BEFO-xAg. La espectroscopia de fotoelectrones de rayos X exhibe la presencia superficial de los elementos del composito. Por último, la espectroscopia UV-VIS-NIR expone una notable absorción en las tres regiones de análisis preferentemente en la región ...The industrial sector is undergoing a deep change by making its processes have the most negligible negative impact on the environment, reusing materials, and replacing fossil fuels with clean energies. Plasmonic photocatalysis processes have helped make this change less complicated since it offers industry practical methodologies to transform compounds efficiently. Among them, the nanomaterials, single-phase or composites, stand out for their selective conversion and high efficiency in catalytic processes. This project has worked on developing semiconductor-plasmonic nanomaterials synthesized by the sol-gel technique to obtain value-added products from the conversion of glucose by photocatalysis. A total of 39 samples (distributed in 7 series) of composites based on silver nanoparticles embedded in bismuth ferrite (BiFeO3) semiconductor matrix doped by substitution with metals and rare earth (X or Y selected from previous studies) at the A and B sites of the semiconductor synthesized (Bi(1-x)XFe(1-Y)YO3-Ag) were synthesized. The characterization of the structural, chemical, morphological, and optical properties was realized using X-ray diffraction, scanning electron microscopy, UV-VIS-NIR spectroscopy, infrared (IR) spectroscopy, and X-ray induced photoelectron spectroscopy (XPS). From the obtained results, the compound Bi0.92Er0.08FeO3 (BEFO-xAg), synthesized with different molar concentrations of silver, from 0 to 30 % of the total weight of BEFO, was chosen. X-ray diffraction shows that the BEFO-xAg composite presents two constituent phases: the BEFO phase with the typical perovskite structure of BiFeO3 and the metallic silver phase. Scanning electron microscopy illustrate a morphology of grains with sizes smaller than 300 nm, with hemispherical shapes, forming honeycomb or sponge-like conglomerates. IR spectroscopy shows the characteristic molecular bond vibrations of BiFeO3, with bands at 806 and 1126 cm-1, attributed to the binding of BEFO-xAg. X-ray photoelectron spectroscopy exhibit the surface presence of the elements of the composite. Finally, UV-VIS-NIR spectroscopy exposes excellent absorption in all three analysis regions, preferentially in the UV-vis region, with a clear jump at 320 nm attributed to surface plasmons of hemispherical silver particles in the nanometer order. In addition, from Touc analysis we can conclude that the composites have a complex band structure, characterized by different absorption edge attributed to the ..
Juvenile adaptation to seawater in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) to develop culture in recirculating aquatic systems
No full textLa trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss), es una especie dulceacuícola, sin embargo, diversos estudios han demostrado que presenta gran tolerancia a la salinidad, por lo que se han evaluado diferentes métodos de transferencia a ambientes con diferentes concentraciones de salinidad y su efecto en la fisiología de la especie. La capacidad de la trucha para adaptarse al agua de mar permite aprovechar este potencial para diversificar su cultivo. En el presente estudio se evaluaron dos metodologías para transferir a la trucha arcoíris (O. mykiss) del agua dulce al agua de mar, y desarrollar su cultivo en sistemas de recirculación acuícola (SRA). Para conocer algunos de los mecanismos que utiliza la especie para restablecer su homeostasis durante la adaptación al agua de mar, se evaluaron algunos parámetros en los peces, tales como el crecimiento absoluto, incremento en peso, tasa de crecimiento específico y tasa de conversión alimenticia (TCA), y se determinó la presión osmótica, el índice hepatosomático (IH) y el factor de condición de Fulton (K). En total se utilizaron 600 juveniles de trucha arcoíris; 200 peces se expusieron al tratamiento gradual continuo (TGC), un segundo grupo de 200 organismos al tratamiento discontinuo abrupto (TDA), y un grupo control con 200 organismos se mantuvo en agua dulce; cada tratamiento y el grupo control se mantuvieron en sistemas de recirculación durante todo el estudio. La concentración de salinidad se incrementó en 5 UPS por día en el TGC y TDA durante 7 días, hasta llegar a las 34.4 UPS en ambos tratamientos. Durante esta fase de adaptación, la supervivencia fue del 99% en ambos tratamientos y en el grupo control. Posteriormente se realizó la fase de cultivo hasta llegar al día 74, durante esta etapa se obtuvo un 94% de supervivencia en el grupo control, 34% para el TDA y 26% en el TGC. En la evaluación de los parámetros productivos registrados durante el cultivo, la ganancia en peso fue superior significativamente (p < 0.001) en el grupo control con un 356%, a diferencia de los tratamientos experimentales que obtuvieron un 116% para el TDA y 127% en el TGC, espectivamente; no encontrando diferencias significativas. La TCA fue menor en el grupo control (0.95 ± 0.11%), a diferencia del TDA (1.68 ± 0.09%) y el TGC (3.57 ± 0.48%). No se encontraron diferencias significativas en el IH entre tratamientos ni en el grupo control. El factor de condición fue significativamente diferente con relación a ...The rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) is a freshwater species; however, several studies have shown that it has great tolerance to salinity, for such, different transfer methods to environments with different concentrations of salinity, and their effect on the species physiology, have been evaluated. The trout's ability to adapt to seawater allows to take advantage of this potential to diversify its culture. In the present study, two methodologies to transfer rainbow trout (O. mykiss) from freshwater to seawater were evaluated, in a recirculating aquaculture system (RAS). To know some of the mechanisms that the species uses to restore its homeostasis during adaptation to seawater, some productive parameters were evaluated in fish, such as absolute growth, weight gain, specific growth rate and feed conversion rate (FCR), and osmotic pressure, hepatosomatic index (HI) and Fulton condition factor (K) were determined. A total of 600 juvenile rainbow trout were used; 200 fish were exposed to continuous gradual treatment (CGT), a second group of 200 organisms to the abrupt discontinuous treatment (ADT), and a control group with 200 organisms were kept in fresh-water; each treatment and control group were kept in (RAS)throughout the study. The salt concentration increased 5 UPS per day in the GCT and ADT for 7 days, until reaching 34.6 UPS in both treatments. During this adaptation phase, survival was 99% in both treatments and the control group. Subsequently, the culture phase was carried out until reaching day 74, during this phase a 94% survival was obtained for the control group, 34% for the ADT and 26% in the CGT. In the evaluation of the productive parameters recorded during culture, the weight gain was significantly higher (p < 0.001) in the control group with 356%, unlike the experimental treatments that obtained 116% for the ADT and 127% in the CGT, respectively; not finding significant differences. The FCR was lower in the control group (0.95 ± 0.11%), unlike the ADT (1.68 ± 0.09%) and CGT (3.57 ± 0.48%). No significant differences were found for the HI in any treatment or in the control group. The condition factor was significantly different in relation to the experimental treatments (p < 0.001). The osmotic pressure of the blood serum was higher in the ADT (377 ± 11.57 mmol·kg-1) with respect to the CGT (368 ± 20.77 mmol·kg-1) and control group (319 ± 8.18 mmol·kg-1), with significant differences (p < 0.001) only with the.....
Marine renewable energy plants: potential effects on marine mammals and mitigation measures
No full textLa energía oceánica utilizada en las Plantas de Energías Renovables Marinas (PERM) se obtiene a partir de la energía potencial, cinética, térmica o química del agua de mar y se puede transformar para suministrar electricidad, energía térmica o agua potable. En México, el “Centro Mexicano de Innovación en Energía del Océano (CEMIE-O)” ha permitido incentivar y promover líneas de investigación en torno a energías renovables; para obtener energía a partir de corrientes marinas, oleaje, gradiente salino, geotermia y gradiente térmico. La instalación de PERM ha aumentado y los efectos potenciales en la biota marina son todavía inciertos. Particularmente, los mamíferos marinos se caracterizan por ser centinelas de los ecosistemas y su salud general refleja la salud de los ecosistemas de los que dependen y en México hay alta biodiversidad de este grupo. Esta tesis evalúa el efecto potencial de PERMs en México mediante el análisis de literatura de otros países. El método se dividió en dos partes, primero se realizó una revisión sistemática de la literatura en donde se recopilaron 537 investigaciones del año 1957 al 2021: 479 de la base de datos Thetys, 2 de Irena y 56 de Google Académico. Se realizó una síntesis cualitativa con 284 investigaciones disponibles en marzo 2021 que presentan evidencia del efecto de estresores a consecuencia de las PERM en los mamíferos marinos. Después se realizaron entrevistas en profundidad a investigadores del CEMIE-O con la intención de obtener información sobre los sitios con mayor potencial para su instalación en México. Se investigaron las especies presentes y características que poseen y son de importancia para determinar sus efectos. Los efectos por PERM se derivan de tres etapas: construcción, operación y desmantelamiento, y además varían en escalas temporales y espaciales. Son estresores porque cambian el ecosistema y los receptores son los animales marinos que viven y se desarrollan en los alrededores donde se despliegan estas instalaciones. Los estresores se clasifican en luz, químicos, campos electromagnéticos, cables y líneas de amarre, cambios en flujos y sedimentos, efecto barrera y ruido. En mamíferos marinos los efectos principales son: el ruido durante la instalación, el riesgo de colisión con turbinas o embarcaciones, el riesgo de enredo y/o confusión de cables con presas. Los misticetos en particular tienen efectos por la irradiación de campos electromagnéticos ya que alteran su migración, los Zifios tienen ...The energy from the oceans is used in Marine Renewable Energy Plants (PERM) via seawater's potential, kinetic, thermal, or chemical energy. It can be transformed to supply electricity, thermal energy, or drinkable water. In Mexico, the "Mexican Center for Innovation in Ocean Energy (CEMIE-O)" arises to encourage and promote lines of research related to renewable energies from marine currents, waves, saline gradient, geothermal energy, and thermal gradient. The installation of PERM has increased, and the potential effects on marine biota are still uncertain. In particular, marine mammals may be used as sentinels of ecosystems, given that their general health reflects the health of the ecosystems they depend on, and because in Mexico this group has high biodiversity. This thesis evaluates the potential effect of PERMs through literature analysis from other countries. The method was divided into two parts. First, a systematic review of the literature was carried out in 537 investigations: 479 from the Thetys database, 2 from Irena, and 56 from Google Scholar. A qualitative synthesis was carried out with 284 investigations that presented evidence of the effect of stressors as a result of PERM in marine mammals and were available in March 2021. Later, in-depth interviews were conducted with CEMIE-O researchers to obtain information on the sites with the most significant potential for installation in Mexico. The species present and characteristics they possess and are of importance were investigated to determine their effects. The effects of PERM are derived from the construction, operation and decommissioning, and vary on time and spatial scales. They are stressors because they change the ecosystem. The receptors are the marine organisms that live and develop in the surroundings where these facilities are deployed. Stressors are classified into light, chemicals, electromagnetic fields, cables and mooring lines, changes in flows and sediments, barrier effect, and noise. In marine mammals, the main effects are noise during installation, risk of collision with turbines or boats, risk of entanglement and / or confusion of cables with prey. The mysticetes, in particular, have effects due to the irradiation of electromagnetic fields since they alter their migration. The beaked whales have effects due to noise and changes in behavior that cause them to surface and may make prone to Bends disease. Prey feeding and distribution strategies can also be affected by light.
Regulación de la endocitosis en Neurospora crassa y su papel en la morfogénesis
No full textEl presente estudio examina aspectos fundamentales de la endocitosis como un proceso involucrado en la morfogénesis y crecimiento polarizado. Se desarrolló un procedimiento de fotoblanqueamiento basado en FRAP (por sus siglas en inglés, Recuperación de Fluorescencia Post-Fotoblanqueamiento) para medir la endocitosis en hifas de Neurospora crassa que expresan la proteína endocítica fimbrina, etiquetada con la proteína verde fluorescente (FIM-1-GFP). Se calculó que, bajo condiciones de crecimiento estándar, cerca del 12.5% de la membrana plasmática descargada en el ápice se endocita en el subápice, con una ocurrencia promedio de 21.4 eventos endocíticos/min/µm2 en un área del collar endocítico de 236.7 µm2. El procedimiento FRAP se realizó también en hifas crecidas en escasez de nutrientes y se encontró una ocurrencia promedio de 30.4 eventos endocíticos/min/µm2 en un área del collar endocítico de 79.1 µm2. Adicionalmente, se midió la internalización del reportero de endocitosis FM4-64 y se encontró los mismos valores de intensidad de fluorescencia en ambas condiciones de nutrientes. Se siguió la germinación de conidios para descifrar el establecimiento del collar endocítico utilizando las cepas FIM-1-GFP y FIM-1-mChFP/CHS-1-GFP (quitina sintasa 1). Se encontró que al principio los parches endocíticos forman una capucha en la punta del germínula y cuando el tubo germinal alcanza una longitud de ~150 µm, el arreglo de los parches comienza a cambiar a un collar subapical. Adicionalmente, se realizaron experimentos de daño mecánico en hifas maduras con el reportero de actina Lifeact etiquetado con GFP para seguir la dinámica de parches endocíticos y otras estructuras de actina de alto orden durante la regeneración de hifas y el re-establecimiento del crecimiento polarizado. Se estableció una línea de tiempo de la dinámica de las estructuras de actina de alto orden y se encontró que la remodelación de la pared celular y la membrana plasmática gracias a los parches endocíticos tiene un papel esencial en la regeneración de hifas. Adicionalmente, se visualizó a la proteína endocítica de cubierta temprana AP180 etiquetada con GFP y se observó que se localiza principalmente en el collar endocítico pero también en parches dispersos a lo largo de la hifa. Se observó el fenotipo de la cepa “knock out” Δap180 que resulta letal para las ascosporas, y otra mutante que carece del dominio N-terminal ANTH (AP180ΔANTH-GFP), la cual es incapaz de forman un collar. Y ...The present study examines fundamental aspects of endocytosis as a process involved in morphogenesis and polarized growth. We developed a photobleaching procedure based on FRAP (Fluorescence Recovery After Photobleaching) to measure endocytosis in hyphae of Neurospora crassa expressing the endocytic reporter fimbrin with a green fluorescent protein tag (FIM-1-GFP). We calculated that under standard growth conditions about 12.5% of the plasma membrane discharged in the apex becomes endocytosed in the subapex, with an average of occurrence of 21.4 endocytic events/min/µm2 in an endocytic collar area of 236.7 µm2. We conducted the FRAP procedure in hyphae grown in scarcity of nutrients and found an average occurrence of 30.4 endocytic events/min/µm2 in an endocytic collar area of 79.1 µm2. Additionally, we measured the internalization of the endocytic marker FM4-64 and found the same values of fluorescence intensity in both nutritional conditions. We followed conidial germination to assess the establishment of the endocytic collar using the strains FIM-1-GFP y FIM-1-mChFP/CHS-1-GFP (chitin synthase 1). We found that at the beginning endocytic patches form a cap at the very tip of the germling and once the germ tube reaches a length of ~150 µm, the arrangement of patches starts shifting to a subapical collar. Additionally, we performed mechanical injury experiments in mature hyphae with the actin reporter Lifeact tagged with GFP to follow the dynamics of endocytic patches and other high order actin structures during hyphal regeneration and re-establishment of polarized growth. We established a timeline of the dynamics of actin high order structures and found that remodeling of the cell wall and plasma membrane involving the endocytic patches plays an essential role in hyphal regeneration. Additionally, we visualized the early coat endocytic protein AP180 tagged with GFP and observed that it primarily localizes at the endocytic collar but also as scattered patches along the hypha. We observed the phenotype of the “knock out” mutant Δap180 which is ascospore lethal, and another mutant lacking the N-terminal ANTH domain (AP180ΔANTH-GFP) that is not able to form a collar. Finally, we immunoprecipitated AP180-GFP and found actin-binding proteins as possible interactors. Taken together our results reveal an interesting and novel insight to the endocytic collar, demonstrating that it is necessary for membrane recycling, a process that operates in tandem with ..
Implementation of Monte Carlo-Metropolis with simulated annealing for the design of aperiodically poled crystals that allow the generation of supercontinuum
No full textLos medios ferroeléctricos no lineales como el niobato de litio (LiNbO3) y el tantalato de litio (LiTaO3) permiten la conversión de luz de manera sintonizable a través de la técnica de cuasi-empatamiento de fases, la cual consiste en alternar el signo del coeficiente no lineal a lo largo del medio (modulación de la no linealidad) ya sea de manera periódica, con chirp o aperiódica. Uno de los procesos de conversión, conocido como conversión paramétrica descendente (PDC, por sus siglas en inglés), conlleva a la generación de espectros de emisión con ancho espectral amplio y continuo (mayores a 10 nm), llamados súpercontinuos. En este trabajo de tesis se estudió teóricamente el proceso de PDC, considerando las tres modulaciones antes mencionadas. Con modulaciones periódicas, la implementación de PDC con un bombeo sintonizado en la longitud de onda de cero dispersión de segundo orden del cristal, es posible la generación de señales con espectros cuyo ancho de banda puede llegar a ser superior a los 600 nm. Sin embargo, esta técnica no ofrece flexibilidad de sintonización porque está limitada a las propiedades lineales del medio, razón por la cual la mayoría de estas fuentes se encuentran sintonizadas en el infrarrojo. Por otro lado, las modulaciones con chirp permiten de manera sencilla la generación de anchos espectrales sintonizables, y que pueden ser llevados a un régimen experimental bajo un sistema de compensación, pero tienen el inconveniente de que los espectros resultantes presentan oscilaciones que no son fáciles de suprimir. En este proyecto de investigación, se propuso una metodología de optimización basada en Monte Carlo-Metropolis con recocido simulado que permite definir diseños de cristales con modulación aperiódica que conlleven a la generación de paquetes de onda en estado de fotón individual que exhiban espectros de banda ancha y características temporales deseables. Para el estudio se consideró como material LiNbO3 y se estudiaron diferentes configuraciones que involucran características espectrales particulares de la fuente de bombeo y las señales de generación. Adicionalmente en el modelo se incluyeron los efectos de la temperatura y defectos derivados del proceso de fabricación, sobre los espectros de generación y la tasa de generación. Particularmente, se presenta un diseño de cristal aleatorio que permite la generación de estados de fotón individual con ancho de banda amplio y limitados en transformada de Fourier. La caracterización...Non-linear ferroelectric mediums like lithium niobate (LiNbO3) and lithum tantalate (LiTaO3) allow tunable light conversion by using the quasi-phase matching technique, which consist on alternating the sign of the nonlinear coefficient through-out the medium (modulation of the non-linearity), which can be periodic, with chirp or aperiodic. One of the conversion processes, which is known as parametric down conversion (PDC), leads to the generation of emission spectra with wide and continuous bandwidth (greater than 10 nm), called supercontinuum. In this thesis the PDC process was theoretically studied considering the three modulations formerly mentioned. With periodic modulations, the PDC implementation with a pump wavelength tuned to the second order zero-dispersion condition, it is possible the generation of signals with spectral bandwidths above 600 nm. However, this technique doesn’t offer tunable flexibility because it is limited to the medium linear properties, and because of it most of these sources emit in the infrared. On the other hand, chirp modulation allows in a simple way the generation of broadband tunable spectra, that could be implemented on an experimental regime under a compensation system, but have the inconvenient that the resulting spectra presents oscillations which cannot be easily suppressed. In these research project, an optimization methodology was proposed based on Monte Carlo-Metropolis with simulated annealing that allows to define crystal designs with aperiodic modulations that could generate wave-packets in one photon states that exhibit broad spectral bandwidth and temporal desirable properties. For the study was considered the material congruent LiNbO3 and were studied different configurations that involve particular pump sources and generation signals. Additionally, on the model there were included the effects of temperature and fabrication defects and the impact on the spectra and the generation rate. Particularly, a crystal with a random design is presented that allows the generation of one photon state with broad bandwidth that is Fourier transformed limited. The design characterization was made by using the Wigner function on the heralded one photon state