Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Copper oxide (CuO) nanostructures biofunctionalized with antibodies for Gram-positive or Gram-negative targeted antibacterial activity
No full textRecientemente se ha propuesto el uso de nanopartículas de óxidos metálicos como una alternativa para combatir la resistencia bacteriana a los antibióticos (RA). En la presente investigación se evalúa la actividad antibacteriana de nanopartículas de óxido cobre (CuONP) y nanoesferas de óxido de cobre (@CuONE) frente a bacterias Bacillus subtilis (Gram positivas) y Escherichia coli (Gram negativas). El incremento en su eficacia como agente bactericida al funcionalizarlas con anticuerpos bioespecíficos fue asimismo analizado. Las @CuONE se sintetizaron por la técnica de rocío pirolítico, mientras que las CuONP se obtuvieron comercialmente. El patrón de difracción de rayos X (DRX) tanto para las @CuONE como para las CuONP mostró la presencia de los planos (002) y (111) correspondientes al CuO con fase cristalina monoclínica. Mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM) se confirmó la morfología esférica hueca de las @CuONE, con un diámetro promedio de 133 ±54 nm, que es ligeramente superior al de las CuONP de 123 ±68 nm. Los ensayos por dispersión dinámica de luz (DLS) arrojaron que, en solución el diámetro hidrodinámico promedio de las @CuONE fue de 197 ±85 nm, con un potencial zeta de -18 ±3.5 mV; mientras que para las CuONP se obtuvieron valores de 242 ±96 nm y -12 ±4,0 mV, respectivamente. Por otro lado, las CuONP exhibieron una concentración mínima inhibitoria (MIC) para E. coli de 1.25 mg/mL y para B. subtilis de 2.30 mg/mL. A su vez, las @CuONE mostraron una actividad antibacteriana con MIC para E. coli y B. subtilis de 800 µg/mL. Mediante citometría de flujo se evaluó el efecto de nuestros nanomateriales en cultivos mixtos de E. coli y B. subtilis. Nuestros datos mostraron que las CuONP funcionalizadas con anticuerpos específicos para Gram negativa disminuyeron la viabilidad bacteriana en un 35% y 16% para E. coli y B. subtilis, respectivamente. En general, nuestros resultados demostraron que las @CuONE tienen un efecto antibacteriano mayor que las CuONP y la selectividad mejora significativamente al biofuncionalizarlas con anticuerpos específicos. Por lo tanto, estos sistemas poseen una alta eficiencia y potencial para combatir bacterias patógenas, pudiendo ser aplicados, por ejemplo, en la industria alimentaria.Metal oxide nanoparticles have recently been proposed as an alternative to combat bacterial antibiotic resistance (AR). In this research, the antibacterial activity of copper oxide nanoparticles (CuONP) and copper oxide nanospheres (@CuONE) against Bacillus subtilis (Gram-positive) and Escherichia coli (Gram-negative) bacteria was evaluated. The increase in their efficacy as a bactericidal agent by functionalizing them with biospecific antibodies is likewise analyzed. The pyrolytic spray technique was used to synthesize the @CuONE, while in case of CuONP were used commercial ones. The XRD pattern both for the @CuONE and for the CuONP showed the presence of the (002) and (111) planes corresponding to CuO with a monoclinic crystalline phase with comparable crystallinity. Transmission electron microscopy (TEM) confirmed the hollow spherical morphology of @CuONE, with an average external diameter of 133 ±54 nm which is a slightly higher than that for CuONP (123 ±68 nm). In contrast, dynamic light scattering (DLS) assays showed that, in aqueous solution, the mean hydrodynamic diameter of @CuONE was 197 ±85 nm, with a zeta potential of -18 ±3.5 mV, while CuONP was characterized with values of 242 ±96 nm and -12 ±4.0 mV, respectively. CuONP exhibited a minimum inhibitory concentration (MIC) for E. coli of 1.25 mg/mL and B. subtilis of 2.30 mg/mL. The @CuONE showed an antibacterial activity with MIC for E. coli and B. subtilis of 800 µg/mL. The evaluation in mixed cultures showed that CuONP functionalized with Gram-negative specific antibodies decreased the bacterial viability of 35% of E. coli compared to the control, while only 16% for B. subtilis. Therefore, the results show that as @CuONE has a higher antibacterial effect than CuONP, Gram-negative bacteria tended to be more susceptible, and the cytometry data suggest that bioconjugation with antibodies increases and controls the antibacterial activity. Therefore, these systems manifested a high efficiency to combat pathogenic bacteria, and may be applied, for example, in the food industry
Synchronization of linear non-minimum phase systems via dynamic coupling
No full textUn sistema lineal puede representarse por medio de una función de transferencia, la cual establece la relación entre la salida y la entrada de dicho sistema. La función de transferencia está compuesta por un cociente de polinomios. Cuando el polinomio en el numerador de la función de transferencia contiene raíces con parte real positiva, es decir, raíces localizadas en el lado derecho del plano complejo, se dice que el sistema es de fase no mínima. Este tipo de sistemas se pueden encontrar en diversos sistemas cotidianos y por tanto su estudio es de mucho interés, principalmente en el área de Teoría de Control. Los sistemas lineales de fase no mínima presentan dificultades que sus contrapartes de fase mínima no presentan al controlar, en parte porque existen limitaciones fundamentales en el tipo de respuesta transitoria que se puede obtener. Además, estos sistemas también tienen limitaciones en el ancho de banda alcanzable para el sistema controlado. Por otra parte, la sincronización de este tipo de sistemas también está limitada. En particular, para sistemas lineales de fase no mínima se tienen al menos dos limitaciones detectadas: 1) el intervalo de valores de la fuerza de acoplamiento que se puede utilizar para inducir sincronización es relativamente pequeño y, 2) en el caso de redes, la sincronización se pierde cuando el número de nodos es arbitrariamente grande. En este trabajo se presenta una estrategia de sincronización que resuelve los dos problemas antes mencionados, la cual se basa en en el uso de acoplamientos dinámicos lineales de primer y segundo orden. Se realiza un estudio formal con el fin de obtener condiciones analíticas que garanticen la estabilidad global y asintótica de la solución síncrona y dichos resultados analíticos se ilustran con simulaciones numéricas. Los resultados obtenidos demuestran que es posible sincronizar pares de sistemas lineales de fase no mínima en un intervalo arbitrariamente grande de la fuerza de acoplamiento (solución de la limitación 1 antes mencionada) y también, es posible sincronizar redes de sistemas de fase no mínima en diferentes topologías regulares sin importar el número de nodos que contenga la red (solución a la limitación 2 arriba mencionada). En conclusión, los acoplamientos dinámicos aquí propuestos permiten remover las limitaciones observadas cuando se utilizan acoplamientos tradicionales clásicos basados en retroalimentación del estado o de la salidaA linear system can be represented by a transfer function, which establishes the relationship between the input and output of the system. The transfer function is composed by a ratio of polynomials. When the polynomial located in the numerator of the transfer function has roots with positive real parts, i.e., roots located on the right-hand side of the complex plane, the system is referred to as non minimum phase system. This type of systems can be found in many daily life systems and therefore, its study is of paramount importance, mainly within the context of Control Theory. Non minimum phase linear systems present difficulties that their minimum phase counterparts don’t present when controlled, in part because there exist fundamental limitations in the achievable transient response. Furthermore, these systems also exhibit limitations in the achievable bandwidth of the closed-loop system. On the other hand, the synchronization of this type of systems is also limited. In particular, there exist two wellknown limitations: 1) the interval of coupling strength values for which synchronization can be achieved is relatively narrow and, 2) for the case of networks, the synchronization in the network is lost when the number of nodes is arbitrarily large. This works presents a synchronization strategy that solves the two problems mentioned above. The strategy is based on the use of first and second order linear dynamical couplings. A formal and rigorous study is conducted in order to obtain analytic conditions that guarantee the global asymptotic stability of the synchronous solution and these results are further illustrated by means of computer simulations. The obtained results show that it is possible to synchronize pairs of linear non minimum phase systems for an arbitrarily large interval of coupling strength values (solution to limitation 1) and also, it is possible to synchronize networks of non minim phase systems in different regular topologies containing an arbitrarily large number of nodes (solution to limitation 2). In conclusion, the dynamic couplings introduced here allow to remove the inherent limitations observed when using the traditional static couplings based on state or output feedback. Therefore, the synchronizability of linear non minimum phase systems has been enhanced
Synthesis of gold nanoparticles with morphology of concave cubes and their effects on the viability and morphological changes of osteoblasts
No full textEl estudio de los nanomateriales (NMs), es de gran interés debido a sus propiedades como tamaño, naturaleza química y forma. Las nanopartículas de oro (AuNPs), en formas como esferas, rodillos, estrellas son utilizadas en diagnóstico y terapias tumorales, mientras que los cubos cóncavos, son prometedores en el diagnóstico y marcaje molecular, debido a su efecto de resonancia del plasmón de superficie localizado (LSPR); sin embargo, no existen estudios toxicológicos in vitro que permitan asegurar su biocompatibilidad. Es por ello, que se realizó la síntesis de nanocubos cóncavos de oro (AuNCCs) y la evaluación de su efecto citotóxico en osteoblastos murinos MC3T3-E1, ya que pertenecen al sistema óseo y son células que permiten la regeneración y maduración de los huesos. En este trabajo se logró sintetizar de forma sistemática 3 tamaños de nanocubos etiquetados como: Pequeños (22±4 nm), Medianos (35±4 nm) y Grandes (40±3 nm); en 3 diferentes concentraciones de AuNCCs: 0.45 mM, 2.25mM y 4.5 mM de Au0, para cada tamaño. Se evaluaron sus propiedades fisicoquímicas y se monitoreó su estabilidad coloidal, mediante espectroscopía UV-Visible, microscopia electrónica de transmisión (TEM), dispersión de luz dinámica (DLS) con mediciones de diámetro hidrodinámico y potencial zeta. Además de evaluar su toxicidad y los cambios morfológicos en osteoblastos inducidos por exposición de 48 horas a los AuNCCs, mediante ensayos como reducción de MTT, generación de ROS, hemocompatibilidad, tipo de muerte celular e internalización por citometría de flujo. Los resultados de este proyecto indican que un menor tamaño y mayor concentración de AuNCCs, inducen una mayor toxicidad al aumentar la generación de ROS y también produciendo cambios en la morfología celular. Se obtuvo la concentración inhibitoria media (IC50) de estos cubos y la cantidad adecuada en la cual estos AuNCCs no causan toxicidad en los osteoblastos ni en pruebas de hemocompatibilidad. Se encontró también que los AuNCCs producen en mayor porcentaje muerte por apoptosis temprana y estos también se internalizan en las células, siendo esto más visible en concentraciones de 2.25 mM de Au0 para los AuNCCs de todos los tamaños.The study of nanomaterials (NMs) is of great interest due to their size, chemical nature, and shape properties. Gold nanoparticles (AuNPs), in shapes such as spheres, rods, and stars, are used in tumor diagnosis and therapy, while concave cubes are promising in molecular diagnosis and labeling due to their localized surface plasmon resonance effect (LSPR). However, to the best of our knowledge, there are no in vitro toxicological studies to confirm their biocompatibility. Therefore, in this work, the synthesis of concave gold nanocubes (AuNCCs) and the evaluation of their cytotoxicity on MC3T3-E1 murine osteoblasts were carried out. Herein, the systematic synthesis of 3 sizes of AuNCCs: Small (22±4 nm), Medium (35±4 nm), and Large (40±3 nm), with 3 different concentrations of AuNCCs at 0.45 mM, 2.25 mM, and 4.5 mM, for each of them is presented. Physicochemical characterization was carried out to monitor the stability through UV-Visible spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM), dynamic light scattering (DLS), with measurements of hydrodynamic diameter and z potential. The morphological changes of osteoblast after 48 hours of exposition to AuNCCs indicate that cells undergo cell death. In addition, cytotoxicity, type of cell death, ROS generation, hemocompatibility, and internalization of AuNCCs were assessed. The results indicate that the smaller size of AuNCCs and higher AuNCCs concentration induce more significant toxicity by increasing ROS generation, cell death by early apoptosis, and producing changes in cell morphology. The half-maximal inhibitory concentration (IC50) of AuNCCs was obtained, as also the concentrations in which AuNCCS are biocompatible and hemocompatible. It was found that AuNCCs internalized to osteoblast at concentrations of 2.25 mM Au0 in AuNCCs
Understanding the contribution in catalysis of the transition-metal single-atom on ZnO (0001 ̅ ) reconstructed surfaces.
No full textEn el presente trabajo se empleó la teoría del funcional de densidad para calcular la estabilidad relativa de varios modelos estructurales de la superficie (0001 ̅ ) de óxido de zinc (ZnO) con terminación de átomos de oxígeno. Se modeló la superficie con diferentes concentraciones de vacancias de oxígeno y de átomos de hidrógeno adsorbidos. Siendo la menor energía de formación de la superficie en diferentes potenciales químicos el indicador de la estabilidad de la superficie. Posteriormente, la superficie fue dopada con metales de transición no magnéticos debido a que tienen una alta energía de enlace al momento de adsorberse en las vacancias de oxígeno y de zinc. Este proceso suele modificar la superficie brindando diferentes propiedades, entre las cuales se tiene a la mejora de la actividad catalítica heterogénea del material.Here we present a theoretical investigation on the transition-metal (Pd, Pt, Rh, Ru) single-atom catalyst (SAC) based on the ZnO (0001 ̅ ) reconstructed surfaces. The model system used to incorporate the transition metals into the ZnO (0001 ̅ )-2x2 oxygen vacancy reconstructed surface. Through the first-principles thermodynamic formalism we determine the most stable site for the transition-metal atoms. The electrostatic potential isosurface calculations allows us to discuss on potential improvement on the catalytic activity due to single-atom incorporation. Surface engineering mediated by single-atom incorporation is a way to improve the catalytic activity of the existent materials, opening a way to achieve catalysts cheaper than the conventional based on Pt or Pd
Sea surface temperature effects on Guadalupe fur seal pup production and variability in the use on its terrestrial habitat
No full textEl espacio terrestre para la reproducción y la disponibilidad de alimento son los principales reguladores del crecimiento poblacional de especies como el lobo fino de Guadalupe (Arctocephalus townsendi). El objetivo del presente trabajo consiste en determinar los cambios en la ocurrencia del lobo fino de Guadalupe en su hábitat terrestre y determinar el efecto de las variaciones ambientales, como el incremento de la temperatura superficial del mar, en la producción de crías como proxy del crecimiento poblacional de esta especie. Se utilizaron conteos provenientes de series de tiempo de larga duración (1967-2013) para determinar los cambios en el uso del hábitat terrestre e identificar los sitios con mayor densidad. Se clasificó la costa este de Isla Guadalupe en 16 sitios y se relacionó la variación en la densidad de individuos con respecto al tiempo. Con base en el menor valor del criterio de Watanabe-Akaike (WAIC) se seleccionó entre diversos modelos bayesianos un polinomio cuadrático como mejor modelo para representar la densidad de individuos por sitio (WAIC=1381.997), así como la abundancia relativa por sitio con respecto al año (WAIC=1338.6). La mayor densidad observada se registró en el sitio 8 con 11.95 ind./100 m^2, mientras que la abundancia relativa presentó una tendencia negativa en los sitios 7, 8, 9, 10 y 14 y aumentó en el resto de los sitios. En todos los sitios se registró un incremento de la densidad con respecto al año, lo que podría indicar que la colonia en Isla Guadalupe aún se encuentra en fase de recuperación. En cuanto al efecto de la temperatura superficial del mar (TSM) en la producción de crías, se identificó que las variaciones en la producción de crías solo son observables a través de la diferencia entre la producción de crías y su tendencia exponencial a largo plazo, la cual es típica de especies en fase de recuperación. Las anomalías de la temperatura superficial del mar (ATSM) se estimaron como la diferencia entre la media anual móvil (correspondiente al periodo de gestación) de la TSM en un polígono de 778,000 km^2 y la media estimada con respecto a la tendencia lineal para el periodo de 1991 a 2019. Utilizando un polinomio cúbico como mejor modelo (RB^2 = 0.837) se observó que en ATSM 1. 4 °C) disminuyen la producción de crías ...The terrestrial space for reproduction and food availability are the main regulators of species' population growth, like the Guadalupe fur seal (Arctocephalus townsendi). This study's aim was to determine the changes in the occurrence of the Guadalupe fur seal in its terrestrial habitat and the effect of environmental variations, such as the increase in sea surface temperature, on pup production as a population growth proxy. Counts from long-term time series (1967-2013) were used to determine changes in terrestrial habitat use and identify sites with the highest density. The east coast of Isla Guadalupe was classified into 16 sites, and the variation in the density of individuals was related to time. Based on the lowest value of the Watanabe-Akaike information criterion (WAIC), a quadratic polynomial was selected from among various Bayesian models as the best model to represent the density of individuals per site (WAIC=1381.997), as well as the relative abundance per site concerning year (WAIC=1338.6). The highest density observed (11.95 ind./100 m^2) was recorded at site 8, while the relative abundance showed a negative trend at sites 7, 8, 9, 10, and 14 and increased at the rest of the sites. Density has increased in all sites throughout the years, indicating that the colony on Guadalupe Island is still in a recovery phase. Regarding the effect of sea surface temperature (SST) on pup production, it was identified that variations in pup production are only observable through the difference between pup production and its long-term exponential trend, which is typical of species in a recovery phase. The sea surface temperature anomalies (SSTA) were estimated as the difference between the running annual mean (corresponding to the gestation period) of the SST in a polygon of 778,000 km^2 and the estimated mean to the linear trend for the period from 1991 to 2019. Pup production deviations from this trend responded to SSTA during the gestation period as a cubic polynomial function ( BR^2 = 0.837), revealing that SSTA 1.4 °C) decreased pup counts, arguably resulting from low prey availability and quality. Through these Bayesian approaches, it was possible to estimate pup production in years without observations, as well as to understand the changes in the occurrence of the Guadalupe furseal..
Hydrogeological exploration in the mediations of Lake Cuitzeo, Michoacán
No full textLa zona de Araró forma parte del acuífero Morelia-Queréndaro y se ha reportado un déficit de agua en dicho acuífero. Debido a ello, es de gran importancia el estudio de las condiciones actuales del acuífero de Araró para proveer de este vital recurso a la población. Además, se ha reportado la presencia de manifestaciones y alteraciones hidrotermales en el área que resultan de interés, debido al potencial geotérmico existente en la zona. En este sentido, los métodos electromagnéticos son herramientas muy utilizadas en la exploración de recursos hídricos subterráneos debido a que son sensibles a los cambios de conductividad eléctrica de las rocas, propiedad que se puede asociar a la presencia de fluidos. Y, dada la importancia de conocer las condiciones de los acuíferos en áreas geotérmicas y la escasa información de las condiciones hidrogeológicas actuales del acuífero somero situado en las inmediaciones de Araró, se realizó un estudio geofísico utilizando el método Transitorio Electromagnético (TEM) para así caracterizar la geometría del acuífero. Para ello, se realizaron 30 sondeos TEM distribuidos por toda la zona de estudio y se realizaron inversiones 1D empleando las técnicas de Marquardt y Occam. Los modelos geoléctricos se interpretaron correlacionando cuatros unidades hidrogeológicas: la primera unidad corresponde a la zona no saturada, con resistividades de 6 a 25 Ωm; la segunda unidad, con resistividades de 25 a 95 Ωm se asocia al acuífero; la tercera unidad con resistividades 100 Ωm. Para conocer las características del agua, se midieron parámetros físico-químicos de muestras de agua extraídas de pozos y norias del área de estudio. Con lo anterior, se encontró una relación entre la resistividad y algunos parámetros como sólidos disueltos totales, conductividad eléctrica y temperatura, indicando que altos valores de estos parámetros se sitúan en las zonas de baja resistividad.The Araro area is part of the Morelia-Querendaro aquifer and a water deficit has been reported in that aquifer. Due to this, it is of great importance to study the current conditions of the Araró aquifer to provide this vital resource to the population. In addition, the presence of hydrothermal manifestations and alterations has been reported in the area that are of interest, due to the existing geothermal potential in the area. In this sense, electromagnetic methods are widely used tools in the exploration of underground water resources because they are sensitive to changes in the electrical conductivity of rocks, a property that can be associated with the presence of fluids. Given the importance of knowing the conditions of the aquifers in geothermal areas and the scarce information on the current hydrogeological conditions of the aquifer located in the vicinity of Araro, a geophysical study was carried out using the Transient Electromagnetic Method (TEM) in order to characterize the geometry of the shallow aquifer. For this, 30 TEM surveys spatially distributed throughout the study area were carried out and 1D inversions were performed using the Marquardt and Occam techniques. The geoelectric models are interpreted by correlating four hydrogeological units: the first unit corresponds to the unsaturated zone, with resistivities from 6 to 25 Ωm; the second unit, with resistivities from 25 to 95 Ωm, is associated with the aquifer; the third unit with resistivities 100 Ωm. Also, physical-chemical parameters of water samples extracted from wells and waterwheels located in the study area were measured, to know the characteristics of the water. A relationship was found between resistivity and some parameters such as Total Dissolved Solids, Electrical Conductivity and Temperature, with high values of all these parameters located in low resistivity areas
Effect of Argovit™ silver nanoparticles on the microalgae Chattonella sp.
No full textLas nanopartículas de plata (AgNPs) Argovit™ son nanomateriales metálicos con propiedades fisicoquímicas que poseen un efecto biocida y antiproliferativo en diferentes microrganismos tales como virus, bacterias y hongos. A pesar de que se ha profundizado en investigaciones sobre el impacto de AgNPs en diferentes modelos de estudio, el impacto de los efectos tóxicos en microalgas marinas ocasionado por la exposición o liberación de estas AgNPs y sus mecanismos de internalización aún no se encuentra completamente descritos. El presente trabajo tiene por objetivo evaluar la respuesta fisiológica reflejadas en cambios de la morfología y actividad fotosintética reflejada en la eficiencia cuántica máxima del fotosistema II (FSII) (Fv/Fm), por la exposición de las microalgas marinas Chattonella sp. y Heterocapsa sp., frente a dos formulaciones de AgNPs Argovit™ en concentraciones de 0.2, 2, 10, 200 y 200 μM. Estas microalgas fueron aisladas de la Bahía Todos Santos, en Baja California, México y se caracterizan por ser potenciales formadores de florecimientos algales nocivos por la producción de metabolitos tóxicos. Ambas microalgas fueron expuestas a las diferentes concentraciones de las dos formulaciones de AgNPs Argovit™, las cuales poseen un contenido de plata metálica de 12 mg/mL. La AgNP 7 tiene un recubrimiento de polímero polivinilpirrolidona (PVP) con un tamaño promedio de 30.1 ± 9.6 nm y una morfología esferoidal/triangular, mientras que la AgNP 10 tiene un recubrimiento de proteína hidrolizada sintetizada, con un tamaño promedio de 33.38 ± 5.66 nm y una morfología esferoidal/pentagonal. Al exponer a Chatonella sp. a las diferentes concentraciones de AgNPs, se observó un daño severo en su morfología, causando lisis celular por la exposición a la AgNP 7, además de una disminución drástica de la eficiencia cuántica máxima del FSII (Fv/Fm) partir de la concentración de 10 μM en 30 minutos; pero con la formulación AgNP 10 no presentó ningún cambio significativo en la estructura de la célula y se observó una disminución gradual del FSII en función de la concentración administrada a partir de los 30 minutos. En el caso de Heterocapsa sp. solo se observaron deformidades en la estructura celular debido al estrés inducido con la formulación AgNP 7. Con respecto al FSII, la microalga presentó diferencias mínimas entre las diferentes concentraciones; mientras que con la formulación AgNP 10 se observaron ligeras deformidades estructurales ...Argovit™ silver nanoparticles (AgNPs) are metallic nanomaterials with physicochemical properties that have a biocidal and antiproliferative effect on different microorganisms such as viruses, bacteria and fungi. Although research on the impact of AgNPs in different study models has been deepened, the impact of toxic effects on marine microalgae caused by the exposure or release of these AgNPs and their internalization mechanisms is not yet fully described. Therefore, the objective of this work was established to evaluate the physiological response reflected in changes of morphology and photosynthetic activity reflected in the maximum quantum efficiency of photosystem II (FSII) (Fv/Fm), by exposure of the marine microalgae Chattonella sp. and Heterocapsa sp. to two formulations of Argovit™ AgNPs at concentrations of 0.2, 2, 10, 200 and 200 μM. These microalgae were isolated from Todos Santos Bay, Baja California, Mexico and are characterized as potential formers of harmful algal blooms by the production of toxic metabolites. Both microalgae were exposed to the different concentrations of the two formulations of Argovit™ AgNPs, which have a metallic silver content of 12 mg/mL. AgNP 7 has a polyvinylpyrrolidone polymer (PVP) coating with an average size of 30.1 ± 9.6 nm and a spheroidal/triangular morphology, while AgNP 10 has a synthesized hydrolyzed protein coating, with an average size of 33.38 ± 5.66 nm and a spheroidal/pentagonal morphology. Upon exposure of Chatonella sp. to the different concentrations of AgNPs, severe damage to its morphology was observed, causing cell lysis upon exposure to AgNP 7, in addition to a drastic decrease in the maximum quantum efficiency of FSII (Fv/Fm) starting from the concentration of 10 μM within 30 min; but with the AgNP 10 formulation it did not present any significant change in the cell structure and a gradual decrease in FSII was observed as a function of the concentration administered starting from 30 min. In the case of Heterocapsa sp. only deformities in the cell structure were observed due to the stress induced with the AgNP 7 formulation. About to the FSII, the microalgae presented minimal differences between the different concentrations; while with the AgNP 10 formulation slight structural deformities were observed, but it did not generate changes in the FSII dependent on the time or concentration used. The differences in the effects of AgNPs may be associated with the morphological..
Light spectral composition effect on the biochemical composition and protocol standardizations for gene expression analysis of Arthrospira (Spirulina) maxima
No full textLas cianobacterias son microorganismos fotosintetizadores capaces de producir biomasa a partir de la luz, nutrientes y dióxido de carbono. El género Arthrospira ha sido utilizado en la industria cosmética, nutracéutica y acuícola debido a su alto contenido de pigmentos, proteínas y vitaminas. Los cambios en las condiciones de luz con la que Arthrospira maxima es cultivada, activan la síntesis metabólica de compuestos específicos induciendo un cambio en el metabolismo, así como en su composición proximal. El objetivo de este trabajo fue evaluar en cultivos de Arthrospira maxima el efecto de la luz blanca, azul, verde y roja en la composición proximal, producción de ficocianina, fotosíntesis y estandarizar los protocolos necesarios para el análisis de expresión génica. Para evaluar el efecto de la composición espectral de la luz en los cultivos, se usaron lámparas fluorescentes con irradiancia de 50 µmol fotón m-2s-1 de luz azul (403-540 nm), verde (510-556 nm), rojo (613-679 nm) y blanca como tratamiento control. Durante la fase exponencial del cultivo de Arthrospira maxima se midió la taza de crecimiento, cantidad de pigmentos, eficiencia fotosintética y composición proximal. La luz roja produjo un incremento de la taza de crecimiento en Arthrospira maxima (0.51 divisiones día-1) y el menor crecimiento fue evaluado en los cultivos en luz azul (0.33 divisiones día-1, p < 0.05). El mayor contenido de clorofila a fue medido en los cultivos con luz blanca (0.94 µg ml-1), y los menores menor valores con luz roja (0.188 µg ml-1). La mayor cantidad de ficocianina se evaluó en los cultivos mantenidos con luz roja (7.63 µg ml-1) y los menores valores fueron con luz verde (5.41 µg ml-1) y luz blanca (5.81 µg ml-1). El mayor valor de la máxima eficiencia cuántica (Fv/Fm) fue medida con luz azul (0.33). La mayor producción de proteínas se obtuvo con la luz verde (64.27 ± 2.44%) y los menores valores con la luz roja (44.29 ± 4.98%). La mayor producción de carbohidratos fue medida con luz roja (25.97 ± 5.91%) y los menores valores con luz azul (10.36 ± 0.85%). Los mayores valores de producción de lípidos se encontraron con luz blanca (13.41 ± 0.81%) y los menores valores con luz azul (10.72 ± 0.22%). Para Arthrospira maxima se estandarizó la amplificación de varios genes de relevancia metabólica como los de shock térmico (HSP90), la enzima RuBisCO (rbcL), la enzima glutamato sintasa (GOGAT), la enzima superóxido dismutasa (FeSOD), ...Cyanobacteria are photosynthetic microorganisms that produce biomass from light, nutrients, and carbon dioxide. The genus Arthrospira has been used for the cosmetic industry, nutraceutical, and aquaculture due to its high contentment of pigments, proteins, and vitamins. The changes in the light spectrum for Arthrospira maxima cultures directly activate the metabolic synthesis of specific compounds resulting in metabolic changes and their proximal composition. The aim of this study was to assess the effect of white, blue, green, and red light in Arthrospira maxima cultures related to their proximal composition, phycocyanin content, photosynthetic performance, and the protocol standardization for gene expression analysis. For the evaluation of the spectral essay of the light on the cultures was used fluorescent lamps were at an irradiance of 50 µmol photon m-2 s-1 of blue (403-540 nm), green (510-556 nm), red (613-679 nm) and white light as control treatment. During the exponential growth phase of Arthrospira maxima cultures was measured the growth rate, pigment content, photosynthesis efficiency, and proximal composition. Red light produced on Arthrospira maxima increased the growth rate (0.51 divisions day-1) and the lower values with blue light (0.33 divisions day-1). The highest chlorophyll content was measured in white light (0.94 µg ml-1), and the lowest values in red light (0.188 µg ml-1). The highest phycocyanin production was estimated in the cultures maintained with red light (7.63 µg ml-1), and the lowest values were with green light (5.41 µg ml-1) and white light (5.81 µg ml-1). The higher value of the maximum quantum efficiency (Fv/Fm) was measured in blue light (0.33). The higher protein production was obtained in green light (64.27 ± 2.44%), and lower values were with red light (44.29 ± 4.98%). The highest carbohydrate content was measured in red light (25.97 ± 5.91%), and the lower values with blue light (10.36 ± 0.85%). The highest lipid production was found in white light (13.41 ± 0.81%), and the lowest values in blue light (10.72 ± 0.22%). For Arthrospira maxima several metabolic-relevant genes were amplified as thermal stress protein (HSP90), RuBisCO enzyme (rbcL), glutamate synthase enzyme (GOGAT), superoxide dismutase enzyme (FeSOD), the alpha subunit of phycocyanin (PcA), chaperon protein (dnaK), the key enzyme in fatty acid biosynthesis (fabZ) and housekeeping gene 16S rRNA. The spectral composition ..
Tidal currents and internal waves in Punta Banda Canyon, Baja California, Mexico
No full textSe analizaron datos de corriente y temperatura recopilados por tres anclajes en un periodo aproximado de un año (2011-2012) con el objetivo de estudiar las corrientes de marea y oscilaciones de temperatura en el cañón de Punta Banda en la Bahía de Todos Santos. En espectros de potencia se identificó a las bandas diurna y semidiurna como las más energéticas en el rango de las frecuencias de marea en los tres anclajes. Análisis armónicos de los datos de corrientes, temperatura y de la profundidad de la isoterma de 9°C, mostró que la constituyente M2 es la más energética, seguida por la diurna K1 y ambas presentaron una estructura vertical baroclínica. Otra manifestación de la marea baroclínica fue la amplitud de 6.25 m en las variaciones de la profundidad de la isoterma de 9°C para la M2 y 3.85 m para la K1. Asimismo, el análisis armónico mostró que hay una intensificación de las corrientes de marea en el cañón entre Punta Banda y la isla. En el único anclaje con una duración mayor a un año se encontró que los satélites anuales de la M2 son significativos indicando una importante variación estacional de esta constituyente. Las amplitudes máximas de las corrientes para la M2 fueron alrededor de 7 cm/s. Sin embargo, el análisis armónico de las series estacionales mostró que el otoño es la estación más energética con amplitudes máximas que llegaron a 15 cm/s, mientras que la primavera fue la estación menos energética con amplitudes máximas de 6 cm/s para la constituyente M2. Con respecto a la variación de la profundidad de la isoterma de 9°C, la mayor amplitud del desplazamiento se presentó en primavera, con una amplitud de 11 m, y la menor se presentó en invierno, donde la amplitud disminuye a 3 m. Las fases de las corrientes baroclínicas y de la temperatura de la M2 se propagan hacia abajo, consistentes con una velocidad de grupo de las ondas internas de gravedad con dirección hacia la superficie. La estructura vertical de las fases de las corrientes baroclínicas es aproximadamente lineal y los valores de la propagación vertical que se estiman de las fases son consistentes con las del segundo modo baroclínico para una estratificación uniforme. El ajuste lineal a las fases de corrientes baroclínicas y temperatura arroja una diferencia de fase cercana a un cuarto de periodo, consistente con el desfase de una onda interna plana con estratificación uniforme. La dirección de propagación horizontal calculada a partir de un método que involucra diferencias de ...Current and temperature data collected by three moorings for approximately one year (2011-2012) were analyzed to study tidal currents and temperature oscillations in the Punta Banda canyon in Todos Santos Bay. In power spectra, the diurnal and semi-diurnal bands were identified as the most energetic in the range of tidal frequencies in the three moorings. Harmonic analysis of the data on currents, temperature, and the depth of the 9°C isotherm, showed that the constituent M2 is the most energetic, followed by the diurnal K1 and both presented a vertical baroclinic structure. Another manifestation of the baroclinic tide was the amplitude of 6.25 m in the variations of the depth of the 9°C isotherm for M2 and 3.85 m for K1. Likewise, the harmonic analysis showed that there is an intensification of the tidal currents in the canyon between Punta Banda and the island. In the only mooring with a duration greater than one year, it was found that the annual satellites of M2 are significant, indicating an important seasonal variation of the constituent. The maximum current amplitudes for the M2 constituent were around 7 cm/s. However, the harmonic analysis of the seasonal series showed that autumn is the most energetic season with maximum amplitudes reaching 15 cm/s, while spring was the least energetic season with maximum amplitudes of 6 cm/s for the constituent M2. Regarding the variation of the depth of the 9°C isotherm, the greatest displacement amplitude occurred in spring, with an amplitude of 11 m, and the lowest occurred in winter, where the amplitude decreased to 3 m. The M2 temperature and baroclinic current phases propagate downwards, consistent with a surface-directed group velocity for internal gravity waves. The vertical structure of the phases of the baroclinic currents is approximately linear and the values of the vertical propagation that are estimated from the phases are consistent with those of the second baroclinic mode for a uniform stratification. The linear fit to the phases of baroclinic currents and temperature yields a phase difference close to a quarter of a period, consistent with the phase shift of a plane internal wave with uniform stratification. The horizontal propagation direction calculated from a method that involves phase differences between the mooring infers a generation zone to the southwest of the canyon known as Valle de la Soledad that has a shallow bank that could be the one that generates the waves captured by the ..
Beneficial microbiota induction in Totoaba macdonaldi using probiotics of the genus Bacillus and its effects on health status and growth
No full textActualmente ha surgido un interés por la utilización de harinas y aceites vegetales en dietas de peces carnívoros, tales como la harina y aceite de soya como sustitutos de la harina y aceite de pescado. Teniendo como objetivo el disminuir los costos de los alimentos y minimizar la sobreexplotación de los recursos pesqueros. No obstante, no se han obtenido resultados favorables debido a que estos contienen factores antinutricionales como inhibidores de proteasas, lectinas u oligosacáridos, que causan hipertrofias, inhibición de la absorción de nutrientes y del crecimiento, así como cambios en la respuesta inmune en los peces de cultivo. A partir de esta problemática, se ha incrementado el interés por la utilización de ingredientes funcionales como los probióticos, que favorecen la capacidad digestiva y mejoran el estatus de salud de los animales en cultivo. El objetivo del presente trabajo fue analizar los cambios en la microbiota benéfica al adicionar probióticos del género Bacillus, dentro de la alimentación en Totoaba macdonaldi, con respecto al estatus de salud y crecimiento. Para esto se seleccionaron los probióticos de Bacillus subtilis 9a y 9b como candidatos a probióticos, debido a su capacidad antimicrobiana, producción de enzimas digestivas y por no presentar resistencia a antibióticos y no causar hemólisis. Se realizaron 2 bioensayos de alimentación; en el primero de ellos se probó una dieta control con y sin probiótico, más dos dietas adicionadas con probiótico, con diferente porcentaje de sustitución de harina de pescado por concentrado de proteína de soya (CPS) (DC0, DC0Prob, DC30, DC60), un segundo bioensayo donde se reformularon las dietas conservando las sustituciones del CPS, disminuyendo el costo y aumentando el porcentaje de almidón. Se utilizaron 5 dietas, una de ellas la dieta comercial Skretting©, una dieta con sustitución del 30% de harina de pescado por CPS adicionada con probiótico y su control (DCML, CPS30C, CPS30Prob), así como otra dieta con sustitución del 60% por CPS adicionada con probiótico y su control (CPS60C, CPS60Prob). Se observó la calidad de tejidos, así como, un enfrentamiento contra un patógeno (Vibrio harveyi), ensayo de resistencia a estrés por amonio y oxigenación y una hibridación fluorescente in situ con muestras de intestino distal, para observar la inducción de la microbiota benéfica en totoaba. Se obtuvieron resultados favorables para la dieta CPS30Prob, obteniendo un mayor peso ganado con respecto a su ...Currently, interest has arisen in vegetable meals and oils in carnivorous fish diets, such as soybean meal and oil as fishmeal and fish oil substitutes, to reduce food costs and minimize the overexploitation of fishing resources. However, favorable results have not been obtained because they contain antinutritional factors such as protease inhibitors, lectins, or oligosaccharides, which cause hypertrophy, growth inhibition, nutrient absorption inhibition, and changes in the immune response of farmed fish. From this, interest has increased in the use of functional ingredients such as probiotics, which favor digestive capacity and improve the health status of farmed animals. The objective of the present work was to analyze the changes in the beneficial microbiota when adding probiotics of the Bacillus genus, within the diet of Totoaba macdonaldi, to health and growth status. For this, Bacillus subtilis 9a and 9b probiotics were selected as probiotic candidates due to their antimicrobial capacity, digestive enzymes production, and not present resistance to antibiotics and production of hemolysis. Two feeding bioassays were carried out; The first of them tested a control diet with and without probiotics, plus two diets added with probiotics, with different percentages of substitution of fishmeal by soy protein concentrate (SPC) (DC0, DC0Prob, DC30, DC60). A second bioassay where the diets were reformulated, keeping the SPC substitutions, reducing the cost, and increasing the percentage of starch. Five diets were used, one of them the commercial Skretting© diet, a diet with 30% substitution of fishmeal by SPC added with probiotic and its control (DCML, CPS30C, CPS30Prob), as well as another diet with 60% substitution by SPC, added with probiotic and its control (CPS60C, CPS60Prob). Tissue quality, challenge against a pathogen (Vibrio harveyi), ammonium and oxygenation stress resistance assay, and fluorescent in situ hybridization with distal gut samples were observed. Favorable results were obtained for the CPS30Prob diet, getting a higher weight gain to its control (CPS30C) and the commercial diet (DCML), better growth efficiency and feed utilization very similar to the Skretting commercial diet. Differences in tissue quality were observed in fish fed with the different diets, where the fish of the diets with 30% substitution were the ones that presented better firmness and fillet quality to the 60% substitution diets and the commercial diet, which obtained.