Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Investigaciones de efectos cuánticos coherentes con acetileno contenido en fibras micro-estructuradas para aplicaciones en interferometría
No full textThis thesis presents original results on the experimental and theoretical investigation of the possibility of application of linear and nonlinear coherent optical effects in acetylene (22) contained in microstructured fibers in the spectral range 1520-1540 nm for high-resolution interferometric systems. In particular, the use of phase memory of optical transitions between two-levels for homodyne detection of sub-nanosecond optical phase modulations was proposed and investigated. Proof-of-principle experiments were reported using acetylene at low pressures (~0.4 Torr) contained in the hollow-core of a 2.4 m long photonic crystal fiber (HC-PCF), at the wavelength of the P9 absorption line of acetylene broadened by the Doppler effect (~500 MHz) and centered at ~1530.37 nm. Experimental results were in agreement with numerical simulations using the theoretical formalism of the Bloch equations. Similar experiments using an acetylene volume cell with powers in the few mW scales are presented and was shown the possibility of phase modulation detection with complicated speckle wavefronts. We also report the first experimental observation of the nonlinear effects of polarization hole burning and polarization self-rotation -PHB and PSR, respectively. The PSR effect is of particular interest because, in principle, it can be used to generate non-classical (compressed) states of light. Experiments were performed using a 1m long acetylene-filled HC-PCF cell using the acetylene transitions P9, P7 (~1529.18 nm), P5 (~1528.01 nm), and P3 (~1526.87 nm). The effects were analyzed using a theoretical model where acetylene molecules are considered classical gyrators (circular oscillators) with optical saturation and random orientations.Esta tesis presenta resultados originales sobre la investigación experimental y teórica de la posibilidad de aplicación de efectos ópticos coherentes lineales y no-lineales en el acetileno (22) contenido en fibras micro estructuradas en el rango espectral 1520-1540 nm sistemas interferométricos de alta resolución. En particular, se propuso e investigó el uso de la memoria de fase de las transiciones ópticas entre dos niveles de energía para la detección homodina de modulaciones de fase óptica de sub-nanosegundos. Se reportaron los experimentos de prueba de principio usando el acetileno a bajas presiones (~0.4 Torr) contenido en el núcleo hueco de una fibra de cristal fotónico (HC-PCF) de 2.4 m de longitud, y la longitud de onda de la línea de absorción P9 del acetileno ensanchada por el efecto Doppler (~500 MHz) y centrada a ~1530.37 nm. Los resultados experimentales estuvieron en concordancia con las simulaciones numéricas usando el formalismo teórico de las ecuaciones de Bloch. Se presentan experimentos similares usando una celda de volumen con acetileno con potencias en la escala de décimas de mW y se mostró la posibilidad de detección de modulación de fase con frentes de onda complicados de tipo speckle. También se reporta la primera observación experimental de los efectos no-lineales de quemado de huecos de polarización y de autorrotación de la polarización -PHB y PSR, respectivamente. El efecto de PSR presenta un interés especial porque, en principio, se puede usar para la generación de estados no-clásicos (comprimidos) de luz. Los experimentos se realizaron utilizando una celda de HC-PCF rellena de acetileno de 1m de longitud usando las transiciones del acetileno P9, P7 (~1529.18 nm), P5 (~1528.01 nm) y P3 (~ 1526.87 nm). Los efectos fueron analizados usando un modelo teórico donde las moléculas de acetileno son consideradas como giradores (osciladores circulares) clásicos con saturación óptica y orientaciones aleatorias
Design and construction of a photovoltaic thermal hybrid solar collector
No full textEn este trabajo se presentan resultados numéricos y experimentales de un sistema híbrido térmico fotovoltaico, donde se usó un colector solar de tipo concentrador de cilindro parabólico, además un arreglo de celdas fotovoltaicas fue dispuesto sobre el tubo absorbedor y para disminuir la temperatura de las celdas fotovoltaicas se usó un filtro fotoluminiscente de nanopartículas de Sulfuro de Cadmio. Para establecer el modelo del sistema se establecieron las ecuaciones de conservación de energía en estado estacionario y se resolvieron por balance de energía en los nodos de interés. Para resolver el modelo del sistema se establecieron las correlaciones de acuerdo a las configuraciones del sistema desarrollado en el presente estudio. La eficiencia eléctrica se estimó considerando el efecto de la temperatura con y sin el filtro fotoluminiscente. Para elegir el material del filtro fotoluminiscente se establecieron el perfil de absorbancia y el perfil de fotoluminiscencia. Se realizaron simulaciones numéricas y se compararon con los resultados de la literatura para validar el modelo térmico. En la parte de producción eléctrica fueron evaluados los efectos de la temperatura en las celdas fotovoltaicas así como el comportamiento del filtro de nanopartículas de Sulfuro de Cadmio. Los resultados experimentales mostraron una recuperación de la eficiencia de conversión de energía eléctrica de al menos el 3.1 % a temperaturas superiores a los 100◦C.In this work, numerical and experimental results of a photovoltaic thermal hybrid system are presented, where a parabolic cylinder concentrator type solar collector was used, in addition an array of photovoltaic cells was arranged on the absorber tube and to reduce the temperature of the photovoltaic cells. A Cadmium Sulfide nanoparticle photoluminescent filter was used. To establish the model of the system, the energy conservation equations in steady state were established and they were solved by energy balance in the nodes of interest. To solve the system model, the correlations were established according to the configurations of the system developed in this study. The electrical efficiency was estimated considering the effect of temperature with and without the photoluminescent filter. To choose the material of the photoluminescent filter, the absorbance profile and the photoluminescence profile were established. Numerical simulations were performed and compared with literature results to validate the thermal model. In the electrical production part, the effects of temperature on the photovoltaic cells were evaluated, as well as the behavior of the Cadmium Sulfide nanoparticle filter. The experimental results showed a recovery of the electrical energy conversion efficiency of at least 3.1 % at temperatures above 100◦C
Age, phylogeny and life cycle: factors shaping the gut microbiota composition in harbor seals (Phoca vitulina richardii)
No full textLos microorganismos desempeñan un papel fundamental en la fisiología y la salud de los animales. A pesar de su importancia, la información sobre la microbiota de los mamíferos marinos es escasa. Conocer los factores naturales que influyen en la composición y función de la microbiota es crucial para entender la influencia de los microorganismos en los animales. Mediante la secuenciación del gen 16S ARNr (V4), este estudio evaluó el efecto del ciclo anual, el sexo, la edad y la filogenia en la microbiota intestinal de las focas de puerto del Pacífico (Phoca vitulina richardii). Se colectaron muestras fecales de focas y otros pinnípedos que habitan en México y se utilizó RStudio para realizar análisis de diversidad, abundancia diferencial e inferencias funcionales. Con respecto al efecto del ciclo anual, los cambios en la composición y función de la microbiota se relacionaron con diferencias en requerimientos energéticos y periodos de ayuno. Los microorganismos responden a cambios en el metabolismo energético y proporcionan nutrientes fundamentales en periodos de escasa alimentación. Estos hallazgos resaltan la importancia de la microbiota en la fisiología de las focas de puerto. El sexo tiene un impacto mínimo en la composición microbiana del intestino debido al bajo dimorfismo sexual y a la alta variabilidad intrasexual de las focas. La influencia de la localidad en la microbiota, se relacionó con cambios en el consumo de presas y a una exposición a diferentes fuentes microbianas. La principal causa de las variaciones microbianas relacionadas con la edad fueron las diferencias en la dieta. A medida que las focas crecen, el grupo núcleo se reduce y la diversidad microbiana aumenta. Las hembras adultas y las crías tuvieron mayores similitudes microbianas que los machos adultos con crías. De acuerdo al estudio de las funciones de la microbiota, las crías estaban transitando de una dieta basada en leche a una sólida. Además, las vías metabólicas relacionadas con una drástica pérdida de peso y masa corporal, indicaron un mayor estrés metabólico en las crías a finales de la temporada de crianza, cuando las crías son destetadas y comienzan a ayunar. Aunque la filogenia fue un factor importante en la microbiota del intestino, similitudes en la dieta o en los ciclos anuales conllevan a tener una microbiota similar. La microbiota de los pinnípedos responde a preferencias alimenticias y necesidades energéticas diferentes. En comparación con las demás especies ...Microorganisms play important roles in animals' physiology and health. Despite its importance, information on marine mammals' microbiota is scarce. Knowing the natural factors that influence the microbiota composition and function is crucial to understanding how microorganisms affect animals. By sequencing the V4 region of the 16S rRNA gene, this study evaluated the impact of the annual cycle, sex, age, and phylogeny on the gut microbiota of Pacific harbor seals (Phoca vitulina richardii). Fecal samples were collected from seals and other pinnipeds inhabiting Mexico, and RStudio was used to perform diversity, differential abundance, and functional inferences analyses. Regarding the effect of the annual cycle, variations in energy requirements and fasting periods were correlated with changes in the composition and function of the microbiota. Microbes can adapt to variations in energy metabolism and supply vital nutrients when food is scarce. These findings highlight the importance of the microbiota in the harbor seal's physiology. Sex has a minimal impact on gut microbial composition due to a slight sexual dimorphism and high intrasexual variability of harbor seals. The effect of locality on the microbiota was related to changes in prey and exposure to different microbial sources. The primary cause of age-related microbial variations was diet differences. As seals grow, the core microbiota shrinks, and microbial diversity increases. Adult females and pups had more microbial similarities than adults males and pups. According to the study of the microbiota's function, pups were transitioning from a milk-based diet to a solid one. Additionally, metabolic pathways related to a dramatic weight loss and body mass indicated higher metabolic stress in pups in the late breeding season, when they are weaned and start fasting. Although phylogeny was important in gut microbial composition, similarities in species' diets or annual cycles lead to similar microbiota. Pinnipeds' microbiota adapts to different dietary demands and energy requirements. Compared to the other species, Pacific harbor seals and Guadalupe fur seals had the highest abundance of potentially harmful microorganisms. Harbor seals can serve as an environmental sentinel for the Baja California coast by by studying its gut microbiota. Due to their sedentary and coastal lifestyle, this species can provide critical information about the local environment. Therefore, potentially harmful bacteria in the seal
Synthesis and biocatalytic evaluation of laccase magnetic nanocomposites
No full textLas crecientes demandas de Lacasa en los procesos industriales verdes requieren nuevas estrategias para la mejora de estabilidad, actividad biocatalítica y reutilización del biocatalizador, además de la resistencia a diferentes factores ambientales. En este trabajo, se sintetizan agregados enzimáticos entrecruzados magnéticos de Lacasa (m-CLEAs) altamente estables, reutilizables y con una actividad enzimática mejorada, en comparación a la enzima libre. Las nanopartículas de cobre-ferrita (CuMNP)se sintetizaron mediante el método hidrotermal. Se obtuvo un tamaño promedio de ≈50 nm. Posteriormente, los m-CLEAs se formaron por co-agregación de la enzima con CuMNP y usando como entrecruzante glutaraldehído. Se optimizaron diferentes proporciones de CuMNP:Lacasa incluyendo 1:2, 1:3 y 1:6, donde 1:6 resultó en el mayor porcentaje de recuperación de actividad. Los m-CLEAs sintetizados fueron recubiertos con el biopolímero polihidroxibutirato (PHB) para una mayor protección contra la degradación microbiana. Se analizaron las propiedades fisicoquímicas incluyendo tamaño, actividad enzimática, estabilidad de almacenamiento y estabilidad a temperatura y pH variable. El análisis TEM y DLS mostró que las modificaciones fueron exitosas. La actividad catalítica mejorada de la Lacasa se observó en m-CLEAs 1:6, que disminuyó significativamente después del recubrimiento de PHB (PHB-NPs). En general, m-CLEAS mostró un almacenamiento y termoestabilidad superiores en comparación con la enzima libre, CLEAs estándar y el PHB-NPs. Por ejemplo, m-CLEAS retuvo el 100 % de actividad inicial después de 30 días de almacenamiento a 4 ° C, así como a temperatura ambiente. De hecho, la actividad residual se observó al 150 % después de 30 días de almacenamiento a 4 ° C, lo que representa una excelente estabilidad de almacenamiento reportada hasta ahora. Además, m-CLEAs podrían recuperarse fácilmente de la mezcla de reacción en presencia de un campo magnético externo obteniendo un ≈54 % de actividad residual después de hasta 10 ciclos. Este trabajo destaca la estrategia simple y optimizada para el desarrollo de m-CLEAs nanométricos con una estabilidad de almacenamiento excepcional y simultáneamente una actividad mejorada de la Lacasa.The rising demands of laccase in green industrial processes require new strategies for improvement in the stability, biocatalytic activity, and reusability of the biocatalyst with resistance to different factors. In this work, a highly stable and reusable magnetic crosslinked enzyme aggregates (m-CLEAs) of laccase are synthesized with simultaneous improved enzymatic activity. Briefly, magnetic copper ferrite nanoparticles (CuMNP) were synthesized by hydrothermal approach with ≈50 nm average size. Later, the m-CLEAs were formed by co-aggregation of enzyme with CuMNPs and crosslinking using glutaraldehyde. Different ratios of CuMNP:Laccase including 1:2, 1:3 and 1:6 were optimized where 1:6 resulted in highest percentage of activity recovery. The synthesized m-CLEAS were coated with biopolymer polyhydroxy butyrate (PHB) for further protection against microbial degradation. The physicochemical properties including size, enzymatic activity, storage stability and stability at variable temperature and pH was analyzed. The TEM and DLS analysis depicted the successful modifications. The enhanced catalytic activity of laccase was observed with m-CLEAs 1:6, which significantly decreased after PHB coating (PHB-NPs). Overall, m-CLEAs showed superior storage and thermostability compared to free enzyme, standard CLEAs, and PHB-NPs. For example, m-CLEAs retained 100 % initial activity after 30 days storage at 4˚C as well as at room temperature. Infact, the residual activity was observed 150 % after 30 days storage at 4˚C depicting the outstanding storage stability reported so far. Moreover, the m-CLEAs could be easily recovered from the reaction mixture in the presence of external magnetic field with ≈54 % residual activity after recycling up to 10 cycles. This work highlights the simple and optimized strategy for the development of nanometric m-CLEAs with exceptional storage stability and simultaneously improved activity of the laccase
Effect of the dye on the efficiency of Grätzel cell
No full textLas energías renovables están jugando un rol crítico en la reducción de emisiones en el sector de generación energética. Las tecnologías fotovoltaicas han tenido un gran cambio en su costo debido al mejoramiento en sus eficiencias, el costo de sus materiales, las economías de escala, así como la inversión en innovación y desarrollo público y privado. Las celdas Grätzel forman parte de la tercera generación de fotovoltaicos, los cuales buscan incrementar de manera significativa las eficiencias de los dispositivos mientras que se utilizan procesos de películas delgadas y materiales no tóxicos. Esta celda solar, también llamada celda solar sensibilizada con colorantes (DSSC por sus siglas en inglés), tiene como una de sus características principales que el espectro de luz absorbido puede ser ajustado al modificar el colorante, el cual juega un papel protagónico en el desempeño de la celda. Esta característica les proporciona a las celdas una gran versatilidad, lo que hace que tengan un gran potencial en su uso en interiores y como dispositivos integrados en la arquitectura. En este escrito se presenta una descripción de la relevancia y el funcionamiento de las celdas Grätzel, así como los pasos que se realizaron para fabricar celdas solares a nivel laboratorio.Renewable energies are playing a critical role in reducing emissions in the energy generation sector. Photovoltaic technologies have reduced their cost due to the improvements in conversion efficiency, the cost of the materials, the economies of scale, and the investments made in research and development in the private and public sectors. The Grätzel cells are part of the third generation of photovoltaics. This generation of photovoltaics looks to achieve photovoltaic devices with great efficiency while keeping low costs using thin layer processes and non-toxic materials. One of the main features of these solar cells, also known as dye-sensitized solar cells (DSSCs), is that the spectrum of absorbed light depends on the dye used and can be tuned, which have a big effect on the performance of the cell. This feature grants this device great versatility, which gives this technology a great potential to give energy to devices in indoor illumination and as Building Integrated Photovoltaics (BIPV). The relevance and working principle of the Grätzel cells are presented in this text, as well as the steps that were required to build these solar cells in a laboratory setting
Collection and analysis of voice in older adults for the dementia diagnosis
No full textLa demencia es una de las principales causas de dependencia de los adultos mayores. Si bien no tiene cura conocida, su diagnóstico temprano puede ayudar a adultos mayores y familiares a tomar medidas que permitan atenuar sus efectos. En los últimos años se han publicado estudios orientados a diagnosticar esta enfermedad y su trayectoria mediante el uso de biomarcadores digitales. Este trabajo de investigación se centra en el estudio de la voz como biomarcador digital para apoyar el diagnóstico de demencia. Se elaboró un conjunto de datos con registros de voz de 12 adultos mayores con demencia y 20 sanos que asistieron a una clínica geriátrica a consulta. Los participantes desarrollaron tres pruebas clínicas para grabar su voz: “Repetir frases”, “Fluidez verbal semántica” y descripción de la imagen “Robo de galletas”. Las grabaciones se realizaron con el apoyo de una herramienta desarrollada como parte de esta tesis. Un total de 7500 rasgos acústicos aproximadamente se extrajeron de las señales de habla utilizando las herramientas Praat y openSmile. Primero se le aplicaron técnicas de ingeniería de características para reducir el número de rasgos a los más significativos. Posteriormente se crearon modelos utilizando los siguientes algoritmos de clasificación: Análisis discriminante lineal, Árboles de decisión, k-vecinos más cercanos, Máquina de soporte vectorial y Random forest, capaces de discriminar automáticamente, en función de las características acústicas, a los adultos mayores sanos y con demencia. Los modelos se interpretaron a través de técnicas de Inteligencia artificial explicable. Los resultados obtenidos son similares o mejores que los reportados en la literatura. Las técnicas de Inteligencia artificial explicable aportan evidencia de que los modelos están generando decisiones en función de rasgos acústicos asociados a alteraciones de voz de adultos mayores con demencia. La calidad de los datos de voz grabados y el uso de técnicas de reducción de características diferencian este trabajo con respecto a los reportados en la literatura y son las principales causales del buen desempeño obtenido, aunque el número de sujetos analizados es relativamente pequeño. Nuestros resultados aportan evidencia de que las características acústicas pueden ser utilizadas para predecir el diagnóstico de demencia.Dementia is one of the principal causes of dependency in older adults. Even though there is no known cure, an early diagnosis can help older adults and their families to take actions to attenuate its effects. In the last few years several studies have been published aimed at developing digital biomarkers for the diagnosis of dementia diagnosis and its trajectory. This work focuses on the use of speech analysis as a digital biomarker to support dementia diagnosis. We created a dataset with voice recordings of of 12 older adults diagnosed with dementia and 20 healthy older adults, who assisted to a geriatric clinic for consultation. These participants performed three clinical tests to record their voice: "Repeat phrases", "Semantic verbal fluency", and description of the image “Theft of Cookies image ". The recordings were carried out with a software developed as part of this thesis. A total of approximately 7500 acoustics features were extracted from speech signals using the Praat and openSmile tools. Feature engineering techniques based on ranking fusion were applied to select the most relevant features. Then, classification models were built using the Linear Discriminant Analysis, Decision Tree, k-Nearest Neighbors, Support Vector Machine, and Random Forest techniques, to automatically discriminate, based on the acoustic features, healthy older adults, and those with dementia. The models were interpreted through explainable artificial intelligence techniques. The results obtained are similar or better than those reported in the literature. The explainable artificial intelligence techniques provide evidence that the models are generating decisions based on acoustic features associated with voice alterations in older adults with dementia. The quality of the recorded voice data and the use of feature reduction techniques differentiate this work from those reported in the literature and are the main causes of the good performance obtained, although the number of subjects analyzed is relatively small. Our results provide evidence that acoustic features can be used to predict the dementia diagnosis
Compensation of the dynamic effect of coupling impedance for human body-worn communications systems
No full textEn este trabajo de tesis se proponen técnicas para reducir las pérdidas en el canal de comunicación a través del cuerpo humano (HBC; por las siglas de los términos en inglés, Human Body Communication) asociadas principalmente a los efectos dinámicos de acoplamiento. Los métodos empleados para lograr el objetivo se basan en distintos escenarios utilizando electrodos propuestos en esta tesis, los cuales tienen diferentes configuraciones, logrando una reducción en las pérdidas de hasta 14.4 dB en comparación con escenarios convencionales, ayudando a mejorar la señal transmitida. También se demuestra que se incrementa la estabilidad de la señal (similitud de mediciones con mismas características) al reducir interferencias y ruido integrando apantallamientos en los electrodos. Se observa además que el dispositivo usado para aislar eléctricamente las tierras y la componente de DC, conocido como “balun”, es el que contribuye significativamente a la atenuación de la señal en el canal de transmisión, y que debido a su importancia en el diseño de transceptores para HBC, no se puede eliminar del banco de medición. Sin embargo, se validó experimental y analíticamente que empleando los esquemas de transmisión de modo hibrido propuestos en esta tesis, se mantienen las prestaciones propias del balun y se mejora la transmisión de señales a través del canal humano al reducirse las pérdidas de la señal transmitida.In this thesis work, techniques are proposed to reduce the losses in the Human Body Communication (HBC) channel mainly associated with dynamic coupling effects. The methods used to achieve the objective are based on different scenarios using electrodes proposed in this thesis, which have different configurations, achieving a reduction in losses of up to 14.4 dB compared to conventional scenarios, helping to improve the transmitted signal. It is also demonstrated that the signal stability (similarity of measurements with the same characteristics) is increased by reducing interferences and noise by integrating shielding in the electrodes. It is also observed that the device used to electrically isolate the grounds and the DC component, known as "balun", is the one that contributes significantly to the signal attenuation in the transmission channel, and that due to its importance in the design of transceivers for HBC, it cannot be eliminated from the measurement bench. However, it was experimentally and analytically validated that using the hybrid mode transmission schemes proposed in this thesis, the performance of the balun is maintained and the signal transmission through the human channel is improved by reducing the losses of the transmitted signal
Drowsiness detection while driving in a simulated environment
No full textLa conducción bajo los efectos de la somnolencia es una de las principales causas de accidentes en la vialidad que pueden resultar en grandes pérdidas y en tragedias, lo que puede ser prevenido con una advertencia temprana al conductor. En trabajos recientes, se han utilizado rasgos relacionados al comportamiento, al estado fisiológico, o la habilidad de conducción de una persona para la detección de periodos de somnolencia durante la conducción y la activación de alarmas. Estos rasgos se ven afectados durante el estado de somnolencia, presentándose en eventos como bostezos, ojos cerrados, disminución del ritmo cardíaco, y movimientos repentinos del volante. Diversas características pueden ser extraídas de los rasgos para ser utilizadas en algoritmos de aprendizaje de maquina con el fin de detectar episodios de somnolencia. La detección de somnolencia se ha investigado mayormente como un problema binario de alerta y somnolencia, pero la detección de la somnolencia temprana es de especial interés debido a la posibilidad de advertir o actuar en tiempo para evitar un accidente. Por ello, en este trabajo se propone utilizar una combinación de características de rasgos de comportamiento y fisiológicos, junto a técnicas de aprendizaje de máquina, para la detección de la somnolencia en diferentes grados, utilizando cámaras y un electrocardiograma vestible. Se recolectaron datos utilizando un simulador de conducción con la participación de 12 adultos jóvenes (7 hombres, 5 mujeres) de entre 24 y 27 años. Además, los grados de somnolencia fueron estimados a partir de autorreportes utilizando la escala de sueño de Karolinska y por medio de observadores. A partir de los datos capturados, dos modelos de aprendizaje de máquina fueron entrenados, obteniendo un 86.7 % de exactitud al detectar somnolencia en 2 grados utilizando bosques aleatorios, y 82 % de exactitud al detectar somnolencia en 3 grados utilizando k vecinos más cercanos.Drowsy driving is one of the leading causes of road accidents that can result in major losses and tragedies, which can be prevented with an early warning. Recent work has used behavioral, physiological, and people-driving skill traits. These traits are altered in a drowsy state, where events such as yawning, closed eyes, slower heart rate, and sudden steering wheel movements can occur. From these traits, diverse features can be extracted to be used in machine learning models to automatically detect the state of drowsiness. Drowsiness detection has been primarily investigated as a binary problem where only the alert and drowsy states were classified, but the detection of early drowsiness is desirable due to the possibility of an early driver warning, preventing an accident. In this investigation, we propose to use a combination of behavioral and physiological traits, extracting a set of features that, in combination with machine learning techniques, are used to detect different drowsiness levels by using cameras and a wearable ECG as sensors. Data was collected from 12 young adults (7 men, 5 women) between 24 and 27 years, using a driving simulator. Drowsiness levels were estimated using self-reported drowsiness with Karolinska Sleepiness Scale and observer methods. From the captured data, two machine learning models were trained, achieving 86.7 % accuracy when classifying drowsiness in 2 degrees using Random Forest, and 82 % accuracy when classifying drowsiness in 3 degrees using kNN algorithm
Toxicity of polyethylene terephthalate (PET) nanoparticles in ex vivo model in rodent digestive system
No full textEn la actualidad se produce una gran variedad de plásticos debido, al bajo costo de manufacturación y su alta demanda. Sin embargo, los residuos plásticos no tienen un adecuado proceso de reciclado y van directo al océano o a vertederos al aire libre, donde se degradarán por fuerzas mecánicas, pasando de un tamaño macrométrico a un tamaño nanométrico. La ubicuidad del plástico, en especial en forma de micro y nanoplásticos, hace que el ser humano este expuesto a estas partículas sin percatarse, ignorando los posibles efectos a la salud. Se sabe que las partículas en escala nanométrica son capaces de atravesar membranas con gran facilidad provocando alguna reacción no deseada. En el caso particular del tereftalato de polietileno (PET), no existen estudios relacionados con los posibles riesgos a la salud humana, aun cuando es uno de los plásticos más producidos y usados en la industria de alimentos. Por lo tanto, el presente trabajo tiene como objetivo el evaluar los efectos que tienen las nanopartículas de PET en el tejido intestinal, mediante el uso de un modelo ex vivo. Para cumplir con este objetivo, anillos intestinales de roedor fueron expuestos a diferentes concentraciones de nanopartículas de PET, con el fin de observar su comportamiento por medio del análisis del perfil fisiológico (contracción/relajación). Asimismo, las nanopartículas fueron expuestas en fluidos simulados intestinales y gástricos, con soluciones ricas en iones, durante 20 días midiendo los cambios en el radio hidrodinámico (tamaño). Se descubrió que las nanopartículas de PET interactúan con el ion Calcio afectando la función de contracción/relajación de tejido, lo que podría afectar el funcionamiento del intestino. Las nanopartículas mostraron un proceso de aglomeración al estar en contacto con medios ricos en iones, mientras que en medios ricos en materia orgánica el diámetro hidrodinámico fue menor y más estable, esto posiblemente debido a la formación de una corona. Estos resultados muestran que la interacción de las nanopartículas con los componentes del medio en el que se encuentran, determinaran su interacción con el tejido intestinal, sin embargose requieren más estudios in vivo y a largo plazo, para poder analizar con detalle los efectos a nivel tisular, los posibles mecanismos de absorción y su biodistribución.Today a wide variety of plastics are produced due to the low cost of manufacture and its high demand. However, plastic waste does not have an adequate recycling process and goes straight to the ocean or outdoor landfills, where it will degrade by mechanical forces, from a micrometric size to a nanometer size. The ubiquity of plastic, especially in the form of micro and nanoplastics, causes humans to be exposed to these particles without realizing it, ignoring the possible health effects. Nanoscale particles are known to be able to pass through membranes with great ease causing some unwanted reactions. In the case of polyethylene terephthalate (PET), there are no studies related to the potential risks to human health, even though it is one of the most produced and used plastics in the food industry. Therefore, this work aims to evaluate the effects that PET nanoparticles have on intestinal tissue, by using an ex vivo model. To meet this goal, rodent intestinal rings were exposed to different concentrations of PET nanoparticles, to observe their behavior by analyzing the physiological profile (contraction/relaxation). Also, nanoparticles were exposed in simulated intestinal and gastric fluids, with solutions rich in ions, for 20 days measuring changes in hydrodynamic radius (size). PET nanoparticles were found to interact with calcium ion affecting tissue shrinkage/relaxation function, which could affect bowel function. Nanoparticles showed a process of agglomeration by being in contact with iron-rich media, while in organic-rich media the hydrodynamic diameter was smaller and more stable, possibly due to the formation of a crown. These results show that the interaction of nanoparticles with the components of the environment in which they are located, will determine their interaction with intestinal tissue, however more in vivo and long-term studies are required, to be able to analyze in detail the effects on the tissue level, the possible absorption mechanisms, and their biodistribution
Characterization of the antifibrotic activity of neutralizing vNAR domains of TGF-β in dermal models
No full textEl factor de crecimiento transformante-beta (TGF-β), es una citocina involucrada en la regeneración epitelial y genera fibrosis en los tejidos cuando se sobreexpresa. Se ha demostrado que los anticuerpos neutralizantes del TGF-β reducen la formación de cicatrices, mejorando la estética de la lesión. Sin embargo, la neutralización sistémica de TGF-β puede generar efectos adversos. Por tanto, en este trabajo se plantea una administración tópica. Para ello, obtuvimos andamios de Ca2+-Alginato-PEGMa cargados con anticuerpos 1D11.16.8, que mostraron la capacidad de liberar el anticuerpo en heridas dérmicas en ratones. El andamio cargado con 100 µg de 1D11 generó una reducción del colágeno depositado y la inhibición de los marcadores Tgfb1 y Acta2. Sin embargo, este andamio mostró un proceso de cicatrización deficiente. Por tanto, la administración debe evaluarse en una etapa tardía. Sin embargo, dadas las características de estos anticuerpos, probablemente no podrán penetrar el epitelio remodelado de la herida. Por lo cual, se evaluó el efecto de los dominios de anticuerpos vNAR, a los que se atribuye una mejor distribución dado su tamaño. En este trabajo se aislaron tres vNAR anti-TGF-β: TGF-10, TGF-21 y TGF-5.b. Los cuales, junto con vNAR T-1, mostraron la capacidad de reconocer la citocina por ELISA. Al evaluar la interacción de vNAR-hTGF-β1 con modelos in silico, sólo T-1 y TGF-5.b interactúan con la citocina en los sitios de unión al receptor. Por el contrario, TGF-10 y TGF-21 se unen al sitio de dimerización de la citocina. Se evaluó la capacidad de estos vNAR para prevenir los efectos fibróticos de TGF-β en fibroblastos dérmicos a través del análisis in vitro de la expresión génica y la actividad en la remodelación de retículas de colágeno; sin embargo, sólo mostraron una inhibición parcial de TGF-β. Usando el sistema de secreción de fosfatasa alcalina activado por TGF-β, ninguno de los vNAR logró neutralizar la citocina en las concentraciones evaluadas (rango nM). Por lo tanto, es necesario evaluar otros métodos para producir vNAR en mayores cantidades para evaluar su actividad en el rango de µM.Transforming growth factor-beta (TGF-β) is a cytokine involved in epithelial regeneration and generates fibrosis in tissues when overexpressed. Neutralizing antibodies to TGF-β have shown to reduce scar formation, improving the aesthetics of the lesion. However, the systemic neutralization of TGF-β can generate adverse effects. Therefore, a topical administration is considered. For this, we obtained Ca-Alginate-PEGMa scaffolds loaded with 1D11.16.8 antibodies, which showed the ability to release the antibody in dermal wounds in mice. The scaffold loaded with 100 µg of 1D11 generated a reduction in collagen deposited and inhibition of the markers Tgfb1 and Acta2. However, this scaffold showed a poor healing process. Therefore, the administration must be evaluated at a late stage. However, given the characteristics of these antibodies, they will probably not be able to penetrate the reshaped wound epithelium. Therefore, the effect of vNAR antibody domains was evaluated, which indicates a better distribution by their size. In this work, three anti-TGF-β vNARs were isolated: TGF-10, TGF-21 and TGF-5.b. Which, together with vNAR T-1, showed the ability to recognize the cytokine by ELISA. When evaluating the vNAR-hTGF-β1 interaction with in silico models, only T-1 and TGF-5.b interact with the cytokine at receptor binding sites. In contrast, TGF-10 and TGF-21 bind at the cytokine dimerization site. We evaluated the ability of these vNARs to prevent the fibrotic effects of TGF-β in dermal fibroblasts by assessing gene expression and activity in collagen reticulum remodeling in vitro; however, they only showed partial inhibition of TGF-β. Using the TGF-β-activated Alkaline phosphatase secretion system, none of the vNARs managed to neutralize the cytokine at the concentrations evaluated (nM Range). Therefore, it is necessary to evaluate other methods to produce vNARs in larger quantities to evaluate their activity in the µM range