Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Instance-based learning using the half-space proximal graph
No full textEl problema de clasificación en el aprendizaje automático consiste en identificar a cuál, de entre un conjunto de categorías, pertenece una nueva observación. El aprendizaje basado en ejemplos (Instance-based learning, en inglés) es un tipo de aprendizaje automático que utiliza los objetos almacenados en una base de datos para predecir la clase de objetos que no se han visto. Su implementación no necesita de entrenamiento y se adapta a los datos que se tienen disponibles, por lo que resulta útil para problemas donde no se tiene una distribución no estacionaria. El filtrado y clasificación de correo es un ejemplo de clasificación donde la distribución de las clases no es estacionaria, ya que co-evolucionan el spammer y el detector, con lo que la clasificación cambia con el tiempo. Hay esencialmente un algoritmo de aprendizaje basado en ejemplos y es el algoritmo de k vecinos más cercanos o kNN (k nearest neighbors, en inglés) el cual es muy popular por su simplicidad. La principal desventaja de kNN es que cuenta con el hiperparámetro k que es muy difícil de sintonizar. En los últimos años se han propuesto varios métodos para solucionar este problema pero no se ha llegado a un resultado conclusivo en la literatura. En el presente trabajo se presenta el primer algoritmo de aprendizaje basado en ejemplos que no necesita de parámetros a sintonizar. La clasificación se hace mediante el uso del grafo de semi-espacios proximales o HSP (Half Space Proximal, en inglés). Su desempeño se compara con el estado del arte y los resultados obtenidos muestran que el clasificador HSP obtiene mayor exactitud de clasificación que kNN, con cualquier k, en una variedad de ejemplos de datos de altas dimensiones, aún cuando se toman en cuenta diferentes reglas de votación. Más aún, la mejora se mantiene incluso cuando se implementa una heurística para aproximar el clasificador HSP y se utiliza un índice probabilístico para acelerar las consultas.The classification problem in machine learning consists in designating the class that best fits a new observation, given a set of possible classes. Instance-based learning refers to a family of machine learning algorithms predicting the class of new problem instances by comparing them to instances stored in memory. Its implementation does not need training and adapts to available data, therefore it is useful for problems with a non-stationary distribution. Mail filtering and classification is an example of classification where the class distribution is non-stationary, since the spammer and the detector co-evolve, the classification changes over time. There is essentially one instancebased learning algorithm and it is the k Nearest Neighbors rule or kNN, which is quite popular for its simplicity. The main disadvantage of kNN is the hyperparameter k, which is very difficult to tune. In recent years, various methods have been proposed to solve this problem but a conclusive result has not been reached in the literature. The present work presents the first instance-based learning algorithm without tuning parameters. The classification is done through the use of the Half-Space Proximal Graph or HSP. Its performance is compared to the state of the art. The results obtained show the HSP classifier achieves higher classification accuracy than kNN, for any given k, in a variety of high-dimensional datasets, even when applying different voting rules. Furthermore, the improvement sticks even when a heuristic is implemented to approximate the HSP classifier and a probabilistic index is used to speed up queries
Designing of core-shell nanoparticles for biomedical applications
No full textLos sistemas tipo núcleo-coraza, aprovechan propiedades de ambos materiales, en el caso de un núcleo magnético con una cubierta inerte permite aislar el núcleo y conservar la interacción con el campo magnético externo. Estos materiales pueden ser integrados exitosamente en aplicaciones biomédicas. En este trabajo se presenta la síntesis y caracterización de partículas tipo núcleo-coraza, con un núcleo magnético de ferritas de cobalto y una cubierta inerte de silica. Como primera aproximación para futuras aplicaciones biomédicas, este sistema fue conjugado con anticuerpos monoclonales, usados como biomoléculas modelo para la detección de antígenos y encaminadas a ser incorporadas en sistemas para detección de enfermedades degenerativas como el cáncer. La primera parte del trabajo se basó en la obtención de nanopartículas magnéticas (NPMs): CoFe2O4 esféricas, con estructura espinela inversa y tamaño promedio de 9nm. Se recubrieron cúmulos de NPMs con SO2 mediante el método de Stöber modificado, obteniendo materiales CoFe2O4@SO2 con tamaño promedio 102 nm, esta coraza facilitó la conjugación con la biomolécula modelo usada. Inmovilizando a la superficie del sistema CoFe2O4@SO2 un anticuerpo monoclonal específico del antígeno carcinoembrionario (ACE), MAbACE. Así, la segunda parte de este trabajo se enfocó en la inmovilización de MAbACE en la superficie de silicio, mediante el método por monocapas y silanización. Se evaluó el resultado con inmunoensayos ELISA, los cuales permitieron evaluar la respuesta química y transformarla en una respuesta física mediante colorimetría, develado por un anticuerpo secundario IgG-HRP. La biofuncionalización por monocapa de cisteamina no resultó eficiente para este sistema, mientras que el método de silanización dio buena respuesta y permitió ajustar parámetros al proceso de inmovilización. Por tanto, el método de silanización se puede usar en corazas de silica. La biomolécula modelo utilizada para determinación del ACE es de suma importancia, ya que el ACE se sobrexpresa en la sangre en presencia de Cáncer, particularmente en niveles muy altos para cáncer colorrectal (CCR), que es de gran interés en México debido al incremento de casos en la población joven y la dificultad en la detección temprana del mismo. No obstante, los resultados con la biomolécula modelo utilizada podrían enfocarse en diversos sistemas de detección para biosensado.Core-shell systems make the most of the properties of both materials. An inert shell allows the core to be isolated and preserve the interaction with the magnetic field. Many biomedical applications can develop with core-shell nanoparticles. This work presents the synthesis and characterization of core-shell particles with a magnetic core of cobalt ferrites and an inert shell of silica. Monoclonal antibodies were conjugated on the surface of the core-shell system as a first approximation for model biomolecule in antigen detection directed for being incorporated in the detection of degenerative illness such as cancer. In the first part of the work, magnetic nanoparticles (MNPs) were obtained, CoFe2O4: spherical, with an inverse spinel crystal structure and an average size of 9nm. Agglomerates of MNPs were covered with silica, SO2, by the modified Stöber method, obtaining CoFe2O4@SO2 particles with a mean size of 102 nm. These silica shells allow conjugation with specific monoclonal antibodies for carcinoembryonic antigen (CEA), MAbACE; so, the second part of the work focused on antibodies immobilization through monolayers and silanization. ELISA immunoassays allow evaluation of the chemical response and its transformation in a physical one through colorimetry, using a secondary antibody, IgG-HRP, as an unveiler. The biofunctionalization with cysteamine monolayer was inefficient for the system CoFe2O4@SO2, while the silanization method worked for antibodies immobilization in silica and let adjustments on parameters to the conjugation process. Determine levels of CEA is of great importance, since CEA is overexpressed in the blood in the presence of Cancer, particularly at very high levels for colorectal cancer (CRC), Mexico have great interest in CRC due to the increase of cases in the young population and the difficulty in its early detection. However, the results with this model biomolecule could be focused on various detection systems for biosensing
Effect of thermal annealing in the energy storage of YSZ thin film based nano-devices
No full textEn el presente trabajo de tesis se busca mejorar la capacidad de almacenamiento de energía de una batería de estado sólido basada en películas delgadas Au-YSZ-Ru. Para mejorarla es necesario incrementar la conductividad iónica (movimiento de iones a través de vacancias) del electrolito de YSZ. En la literatura se reporta que el efecto de los tratamientos térmicos en óxidos es generar vacancias de oxígeno. Sin embargo, no se cuenta con un control cuantitativo de la generación de vacancias. Una de las propuestas para controlar la concentración de vacancias es variar el presupuesto térmico (temperatura + tiempo de permanencia) del horneado. Existe un tiempo de permanencia que genera un máximo en la concentración de vacancias de oxígeno, pero al exceder este tiempo la concentración disminuye. Las vacancias de oxígeno de cada muestra generadas por el tratamiento térmico son de diferente naturaleza debido a que cuentan con diferente energía de activación. Se obtuvo la mejor capacidad de almacenamiento de energía para la muestra sometida a 4 horas de tratamiento térmico, la cual cuenta con la mayor concentración de vacancias de oxígeno y la menor energía de activación. Sin embargo, una concentración de vacancias de oxígeno similar no indica que la capacidad de almacenaje será la misma. Existe un mecanismo de conductividad adicional a la conductividad iónica que parece ser responsable de esta diferencia. Posiblemente, este tipo de conductividad ocurre por medio de protones de hidrógeno. La concentración de protones es proporcional a la concentración de grupos OH, la cual fue máximo después de 8 horas de tratamiento térmico.In the present thesis work we’re looking to improve the energy storage capacity of a solid state battery based on Au-YSZ-Ru thin films. To improve it, it’s necessary to increase the ionic conductivity (movement of ions through vacancies) of the YSZ electrolyte. It’s reported in the literature that the effect of thermal annealing in oxides is to generate oxygen vacancies. However, there is no quantitative control of the generation of vacancies. One of the proposals to control the concentration of vacancies is to vary the thermal budget (temperature + residence time) of the baking. There is a residence time that generates a maximum in the concentration of oxygen vacancies, but the concentration decreases when this time is exceeded. The oxygen vacancies generated by the heat treatment for each of the samples are of a different nature due to the fact that they have different activation energy. The best energy storage capacity was obtained for the sample subjected to 4 hours of heat treatment, which has the highest concentration of oxygen vacancies and the lowest activation energy. However, a similar oxygen vacancy concentration does not indicate that the storage capacity will be the same. There’s a conductivity mechanism additional to ionic conductivity that appears to be responsible for this difference. Possibly, this type of conductivity occurs by means of hydrogen protons. The proton concentration is proportional to the concentration of OH groups, which was maximum after 8 hours of thermal annealing
Estimation of crust deformation of northern Baja California using elastic block modeling
No full textMediante el enfoque de modelo de bloques y utilizando velocidades geodésicas como datos de entrada, se estudiaron los efectos del sismo El Mayor-Cucapah Mw 7.2, en las fallas principales del norte de Baja California y del sur de California. A través de esta metodología se dividió el área de estudio en bloques, los cuales para fines del modelado, se representan por medio de polígonos que tienen como límites las fallas activas. Por medio del modelado de bloques elásticos se obtienen valores de rotación, deformación interna y acumulación de deformación intersísmica: tasas de deslizamiento, tasas de déficit de deslizamiento y valor de bloqueo. Para esto, se analizaron velocidades geodésicas para los periodos antes del sismo (1993-2010) y después a este (2013-2019). Debido a que la configuración de bloques tectónicos no tiene reglas definidas, primeramente se realizó un análisis previo por medio de deformación infinitesimal que permitiera caracterizar el área de estudio en términos de traslación, rotación y tensores de deformación. Con ayuda de este análisis y la distribución de las fallas principales, se dividió el norte de Baja California y el sur de California en cinco bloques tectónicos, y mediante técnicas estadísticas se eligió el mejor modelo que represente la zona de estudio. Los resultados muestran que los valores de rotación no sufrieron alteraciones debido al sismo, sin embargo en la deformación interna de los bloques se pueden observar cambios en las magnitudes y orientaciones en los ejes de deformación principales (extensión y/o compresión). Por su parte, las tasas de deslizamiento para ambos periodos, son mayores para las fallas Cerro Prieto e Imperial (32-35 mm/a), con respecto al resto de las fallas, donde se obtuvieron velocidades entre 1 y 12 mm/a. Para cuantificar la acumulación de la deformación, la tasa de déficit y el valor de bloqueo indican variaciones entre ambos periodos para las fallas Laguna Salada, Sierra Juarez y Cerro Prieto. Los resultados de este trabajo sugieren que el sismo tuvo efectos en las fallas cercanas al epicentro.Using the block modeling approach and employing geodetic velocities as input data, we study the El Mayor-Cucapah Mw 7.2 earthquake’s effects on the northern Baja California and southern California’s main faults. This methodology divides into blocks or polygons the area of study, using as limits the main faults. We want to obtain rotations values, intern deformation, and interseismic deformation accumulation (slip rate, deficit slip rate, and fi values) through this approach. We search for geodetic velocity covering 1993-2010 (before the seism) and 2013-2019 (after the seism). Because the blocks’ construct does not follow any rule, we perform a preliminary analysis using infinitesimal deformation, this allows us to characterize the study area in terms of translation, rotation, and strain-rate. We apply statistical tests to choose the best model for northern Baja California and Southern California. The results show that the rotational values were not affected by the seism. However, the intern deformation shows variations in magnitudes and orientations on the extension and/or compression components. The interseismic deformation accumulation in terms of slip rate shows that the Imperial and Cerro Prieto faults have between 32-35 mm/yr, while the rest of the faults have between 1 and 12 mm/yr. We identify that Laguna Salada, Sierra Juarez, and Cerro Prieto faults show variations between the before and after periods through the deficit slip rate and the phi value, which indicates deformation accumulation. Through the results obtained, it is possible to indicate the influence of the El Mayor-Cucapah earthquake on the near faults to the epicenter
Spea hammondii (Anura: Scaphiopodidae) habitat in Baja California, México
No full textSpea hammondii, el sapo de espuelas occidental, se distribuye en la región mediterránea de California y Baja California. Evita las sequías enterrándose la mayor parte del año, emergiendo durante la temporada de lluvias para reproducirse en pozas vernales. Este comportamiento la hace una especie poco común. Es reconocida como Especie de Especial Preocupación en California por reducciones antropogénicas de su hábitat. Para favorecer el desarrollo de estrategias de conservación efectivas, se identificaron preferencias de hábitat y amenazas potenciales de S. hammondii en Baja California durante la temporada de lluvias enero-mayo de 2020. Se asoció la abundancia relativa (individuos/tiempo) con las variables ambientales: temperatura y humedad ambiental, temperatura y humedad del suelo, temperatura del agua, precipitación, textura del suelo, cobertura vegetal, área y pH de la poza, cercanía con caminos, y presencia-ausencia de ganado y especies exóticas. La presencia de S. hammondii en la superficie es efímera; el período de mayor actividad duró alrededor de un mes (10/marzo-11/abril de 2020). La precipitación y la temperatura determinaron la emergencia y abundancia de la especie. Los valores más altos de abundancia de 0.28 a 0.33 (17-20 individuos por hora de muestreo) ocurrieron en los días más lluviosos, 9.6 a 10.4 mm y una temperatura ambiental entre 10.5 y 15.7°C; así como en suelos arcillosos, cobertura vegetal mayor al 60% con presencia de pastizal inducido, pozas entre 924 y 1,620 m2 y en ausencia de ganado. Considerando el breve período de actividad de S. hammondii, los resultados nos dieron grandes indicios de cómo se comporta bajo condiciones ambientales específicas y cómo la modificación del hábitat puede afectar a sus poblaciones. Esta información permite desarrollar estrategias de conservación efectivas. Llenar huecos de información permitirá la conservación de S. hammondii a largo plazo. Se requiere de una muestra más representativa mediante muestreos anuales, para entender las variables ambientales óptimas de la especie. Se recomienda enfocar futuros muestreos al período y condiciones climáticas asociados a una mayor probabilidad de ocurrencia de la especie.Spea hammondii the Western Spadefoot Toad’s, distribution is restricted to the Mediterranean region of California and Baja California. It avoids drought conditions by burying most of the year, emerging during the rainy season to breed in vernal pools. This behavior makes it a rare species. S. hammondii is a Species of Special Concern due to significant anthropogenic reductions in its habitats. To promote the development of effective conservation strategies, we identified S. hammondii habitat preferences and potential threats in Baja California for the January to May 2020 rainy season. Relative abundance (individuals/time) was associated with environmental variables: atmospheric temperature and moisture, soil temperature and moisture, water temperature, precipitation, soil texture, vegetation cover, vernal pool area and pH, proximity to roads, and presence-absence of cattle and exotic species. The presence of S. hammondii above ground is ephemeral; the peak abundance period lasted approximately one month, March 10 to April 11, 2020. Precipitation and temperature determined the species’ emergence and abundance. The highest abundance values, 0.28 to 0.33 (17-20 individuals per sampling hour) were found during the rainiest days, between 9.6 and 10.4 mm and an atmospheric temperature between 10.5 and 15.7°C; also, associated to sites with clay soils, vegetation cover greater than 60% with the presence of induced grassland, pools between 924 and 1,620 m2, and in the absence of cattle. Considering the short activity period of S. hammondii, the results provided an insight to how the species behaves under specific environmental conditions and how habitat modification can affect its populations. Such information allows the development of effective conservation strategies. Filling species and habitat information gaps will aid in the long-term conservation of S. hammondii. A more representative sample is required through annual samplings to delve into the species' optimal environmental variables. It is recommended to focus future samplings on the period and climatic conditions associated with a greater probability of the species occurrence
Evaluation of the neutralizing capacity of TNFα by a chimeric protein designed in silico from a VNAR
No full textLos tratamientos anti-TNFα actuales presentan variados efectos secundarios y en algunos casos resultan ineficientes ya que se desarrolla tolerancia. En la búsqueda de tratamientos que no generen reacciones de inmunidad ni efectos secundarios, el equipo de trabajo en el que se inserta esta tesis ha desarrollado in silico una proteína quimérica (F_T16) usando por primera vez a FN (dominio 15 del módulo III de la fibronectina humana) como andamio para el CDR3 de un VNAR anti-TNFα. Los dominios del módulo III de la fibronectina humana son del tamaño de una miniproteína, y a pesar de no tener enlaces disulfuro presentan una estructura terciaria similar a un VNAR. Durante el análisis in silico de interacción con TNFα, F_T16 ha mostrado mayor reconocimiento que su VNAR parental, esto necesita comprobarse mediante ensayos in vitro e in vivo. Esta tesis presenta ensayos in vitro para comprobar los resultados obtenidos in silico. Para esto se plantearon tres objetivos: 1. Obtener la proteína recombinante F_T16. 2. Evaluar la capacidad de reconocimiento de la proteína quimérica por TNFα. 3. Comprobar la capacidad de la proteína quimérica para neutralizar TNFα. La obtención de los plásmidos recombinantes se logró mediante el robustecimiento del protocolo de ligación, las proteínas FN y F_T16 se obtuvieron marcadas con la para su purificación e identificación. Para determinar la capacidad de reconocimiento: se realizó un ELISA utilizando un anticuerpo anti-HA, sin encontrar coincidencia con los resultados in silico; en consecuencia, se solicitó un ensayo in silico adicional con un modelo de F_T16 que considerara las etiquetas HA y 6xHis; mostrando reconocimiento de TNFα por la etiqueta HA de F_T16 y se corroboró mediante un ELISA utilizando un anticuerpo anti-6xHis. Sin embargo, la comprobación de la capacidad neutralizante no pudo completarse por restricciones de tiempo impuestas por la condición sanitaria actual. Futuros estudios deberán profundizar nuestros resultados para conocer si las regiones de TNFα a las que se une la etiqueta HA son las mismas a las que se une su receptor y, si lo anterior fuera positivo, corroborar la neutralización mediante un ensayo in vivo en células L929.Current anti-TNFα treatments have various side effects and in some cases are inefficient as tolerance develops. In the search for treatments that do not generate immunity reactions or side effects, the team in which this thesis is inserted has developed in silico a chimeric protein (F_T16) using for the first time FN (module III domain 15 of human fibronectin) as scaffolding for the CDR3 of an anti-TNFα VNAR. Module III domains of human fibronectin are the size of a mini-protein, and despite not having disulfide bonds they have a tertiary structure similar to a VNAR. During the in silico analysis of interaction with TNFα, F_T16 has shown greater recognition than its parental VNAR, this needs to be verified by in vitro and in vivo assays. This thesis presents in vitro tests to check the results obtained in silico. Three objectives were set: 1. Obtain the recombinant protein F_T16. 2. Evaluate the recognition capacity of the chimeric protein by TNFα 3. Check the ability of the chimeric protein to neutralize TNFα. The recombinant plasmids were obtained by strengthening the ligation protocol, the FN and F_T16 proteins were marked with the hemagglutinin labels (HA) and six histidines (6xHis) for purification and identification. To determine the recognition capacity: a ELISA was performed using an anti-HA antibody, without finding a match with the in silico results; consequently, an additional in silico assay with an F_T16 model was requested that considered the HA and 6xHis labels; showing TNFα recognition by the HA label of F_T16 and corroborated by an ELISA using an anti-6xHis antibody. However, the verification of neutralizing capacity could not be completed due to time constraints imposed by the current health condition. Future studies should deepen our results to know if the regions of TNFα to which the HA label is attached are the same to which its receptor is attached and, if this is positive, corroborate the neutralization by an in vivo assay in L929 cells
Autologous vaccine for the treatment of breast cancer and bone metastasis
No full textEl cáncer de mama es el tipo de cáncer con mayor prevalecía en mujeres y, en etapas avanzadas, el 70% desarrollan metástasis ósea siendo esta la causa de muerte. La metástasis ósea es la diseminación de las células cancerígenas del tumor primario hacia el hueso. Las células de cáncer afectan un ciclo en la respuesta inmune de los pacientes, estableciendo un proceso ciclíco con la liberación de antígenos por las células de cáncer, estos antígenos activan a las células dendríticas (CD), especializadas en la presentación de antígenos a los linfocitos T, los cuales se trasladarán hasta el tumor y eliminaran a las células de cáncer, liberando nuevos antígenos. Este ciclo se ve inhibido o disminuido por varios factores en el ambiente tumoral. Para estimular la respuesta inmune contra el cáncer, se han desarrollado inmunoterapias que potencian esta respuesta contra las células tumorales. En este proyecto usamos vacunas autólogas como inmunoterapia, las cuales se han usado en otros modelos de cáncer por sus efectos antitumorales. El objetivo fue caracterizar la eficiencia de las vacunas autólogas para el tratamiento de cáncer de mama y metástasis ósea, para ello realizamos nueve preparaciones de vacunas a partir de la línea celular 4T1. Se prepararon células 4T1 parentales, transfectadas para expresar GM-CSF que activa a CD y células 4T1 derivadas de tumores. Los tres tipos de células fueron lisadas o fijadas con paraformaldehído o glutaraldehído. Evaluamos la capacidad de las preparaciones para activar CD in vitro por citometría de flujo y RT-qPCR y seleccionamos las preparaciones de células fijadas con paraformaldehído. En un modelo ortotópico de cáncer de mama, inmunizamos ratones durante tres semanas antes de inocularlos con células 4T1. Sin embargo, ninguna de las vacunas afectó el crecimiento tumoral comparado un placebo. Esta ausencia de efecto podría ser debido a una baja inmunogenicidad de las células de cáncer de mama o al microambiente tumoral que inhibe la respuesta inmune. Por esta razón, es necesario mejorar la formulación de las vacunas o combinar la vacunación con otras terapias antes de probar su eficiencia para el tratamiento de la metástasis ósea.Breast cancer is the most prevalent type of cancer in women, and in advanced stages 70% develop bone metastasis, this being the cause of death. Bone metastasis is the dissemination of cancer cells from the primary tumor to the bone. Cancer cells cause a cycle in patients' immune response, beginning with antigens' release by cancer cells. These antigens activate dendritic cells, specialized in presenting antigens to T lymphocytes, which will move to the tumor and kill cancer cells, releasing new antigens. This cycle is inhibited by various factors in the tumor environment, so new therapies such as immunotherapies are being sought to enhance the immune response against cancer cells. In this project, we use autologous vaccines as immunotherapy, which have been used successfully for their antitumor effects. The aim was to characterize autologous the efficiency of vaccines against breast cancer cells and their bone metastasis, for which we made nine vaccine preparations from the 4T1 cell line. Parental 4T1 cells were prepared, transfected to express GM-CSF, which activates dendritic cells and tumor-derived 4T1 cells. All three cell types were lysed or fixed with paraformaldehyde or glutaraldehyde. We evaluated the preparations' ability to activate dendritic cells in vitro by flow cytometry and RT-qPCR and selected paraformaldehyde-fixed cell preparations. In an orthotopic breast cancer model, we immunized Balb/C mice for three weeks before inoculating them with 4T1 cells. However, none of the three vaccines affected the tumors' growth other than the mice that received a placebo. This lack of effect could be due to the low immunogenicity of breast cancer cells or the tumor microenvironment inhibiting the immune response. For this reason, it is necessary to improve the formulation of vaccines or combine vaccination with other therapies before testing their efficiency for the treatment of bone metastasis
Study of the optical properties of a photonic crystal based on a diffraction grating
No full textEn este trabajo de tesis se reporta el diseño y la fabricación, así como la investigación de las propiedades ópticas de un cristal fotónico, el cual, para el presente trabajo es una estructura dieléctrica multicapa con superficie perfilada. Tales estructuras tienen un gran potencial para sus aplicaciones como sensores de alta sensibilidad, cuya acción se basa en el cambio en el espectro de reflexión de la estructura bajo la influencia de factores externos. Se utilizaron dos métodos para fabricar substratos perfilados para los cristales fotónicos: i) método fotolitográfico en el que se utilizó resina marca Shipley; ii) se utilizó un disco DVD comercial sin capa protectora. En ambos casos se realizaron réplicas de las superficies perfiladas con polidimetilsiloxano (PDMS) y acrílico. Estas réplicas se utilizaron también como substratos para el depósito de las películas delgadas que forman el cristal fotónico. Las muestras fabricadas presentan una estructura que incluye una rejilla sinusoidal como base, posteriormente se recubrieron por 9 capas de películas delgadas. Estas películas fueron fabricadas por depósito en vacío de TiO2 y SiO2 (por cuatro de cada uno, periódicamente) con espesores de 77.8 nm y 126.2 nm, respectivamente, y una capa adicional de TiO2 de 48 nm. Para desarrollo de la estructura de cristal fotónico, así como para su investigación numérica se utilizaron el método matemático de matriz característica, así como el método de diferencias finitas (MDF), apoyándose de los programas MATLAB y COMSOL. Estos métodos permitieron calcular los espectros de reflexión del cristal, cuya estructura se correspondía con la estructura de las muestras experimentales. Los estudios experimentales se llevaron a cabo utilizando un arreglo experimental especialmente diseñado, que hizo posible medir los espectros de reflexión de cristales fotónicos como función de ángulo de incidencia. Los resultados experimentales demuestran un mínimo bien pronunciado en los espectros de reflexión de cristal fotónico, que corresponde a la excitación de onda superficial de Bloch. Se demostró que este mínimo se observa cerca del ángulo de incidencia de la luz sobre el cristal fotónico a 32 grados, se concluyó que el ancho en los valles depende de la amplitud del perfil de superficie del sustrato sobre el que está fabricado el cristal fotónico.The objective of this thesis is the design, fabrication, and analysis of the optical properties of a photonic crystal which is a multilayer dielectric structure with a profiled surface. Photonic crystals of this type have great potential for application as highly sensitive sensors. These sensors use the change in the reflection spectrum of the photonic crystal due to externalfactors. Two methods were used to fabricate profiled substrates for photonic crystals: i) photolithographic method using Shipley brand resin; ii) a commercial DVD without a protective layer was used as a substrate. In both cases, replicas of the profiled surfaces were prepared using polydimethylsiloxane (PDMS) and acrylic. These substrates, as well as their replicas, were used for the deposition of the thin films that make up the photonic crystal. The manufactured samples have a structure that consists of a sinusoidal grating as a substrate covered by nine thin films. These films were prepared by alternating vacuum deposition of TiO2 and SiO2 layers (by four of each) with thicknesses of 77.8 nm and 126.2 nm, respectively, and an additional layer of TiO2 of 48 nm. For the photonic crystal structure design and its numerical investigation, the mathematical method of a characteristic matrix and the finite difference method (MDF) were used, relying on the MATLAB and COMSOL programs. The reflection spectra of photonic crystal with parameters of the experimental samples were calculated. The experimental studies were carried out using a specially designed experimental setup to measure photonic crystals’ reflection spectra as a function of angle of incidence. The experimental results demonstrate a well-pronounced minimum in the photonic crystal reflection spectra, which corresponds to the Bloch surface wave excitation. It was shown that the minimum of the spectrum was observed near the angle of incidence of light on the photonic crystal at 32 degrees, it was concluded that the width in the valleys depends on the width of the surface profile of the substrate on which the photonic crystal is manufactured
Biological performance and fatty acid composition of Octopus bimaculoides juveniles fed with natural diets
No full textLos pulpos cuentan con un gran potencial para la acuicultura, sin embargo, los resultados de investigaciones y de cultivos experimentales no han logrado la producción en sistemas de cultivo. Las deficiencias nutricionales de las dietas han contribuido a los bajos porcentajes de supervivencia de paralarvas y juveniles tempranos, al no cumplir los requerimientos nutricionales que favorezcan su desarrollo. Por lo anterior, el objetivo del trabajo fue evaluar el desempeño biológico y el contenido de ácidos grasos de juveniles de Octopus bimaculoides alimentados con tres dietas naturales: D1 (dieta control) con un 80% de jaiba (Callinectes sapidus) y un 16% de mejillón (Mytillus galloprovincialis); D2 con 48% de jaiba y 48% de calamar (Dosidicus gigas) y D3 con un 48% de jaiba y 48% de anfípodos caprélidos. Se cultivaron 12 juveniles por tanque (9 tanques de 60 L cada uno) y se alimentaron con las diferentes dietas; cada tratamiento con tres replicas. Los juveniles fueron cultivados hasta los 45 días después de la eclosión, con un primer muestreo realizado a los 25 días de cultivo para la evaluación de ácidos grasos. Las concentraciones de ácidos grasos altamente insaturados, como el araquidónico (ARA, C20:4n6), eicosapentaenoico (EPA, C20:5n3) y docosahexaenoico (DHA, C22:6n3) presentaron diferencias significativas entre los organismos recién eclosionados y los cultivados a los 25 y 45 días. Las diferencias en concentraciones se observaron a los 25 días de cultivo entre los pulpos recién eclosionados y los alimentados con la D1 (p < 0.026). La mayor relación DHA:EPA (1.3) se presentó en los juveniles de la D2 (p < 0.001), así como una mayor concentración de DHA (139.95 ± 12.31 µg•mg-1). A los 45 días los organismos de la D2 presentaron una ganancia en peso del 85% con respecto a su peso inicial. Los pulpos de la D3, a los 25 días perdieron el 47% de su peso con respecto a su peso promedio inicial (p < 0.001). La mayor supervivencia se obtuvo en los pulpos de la Dieta 2, con un 91.66% y 77.77% a los 25 y 45 días de cultivo, respectivamente.Octopus have great potential for aquaculture, however, the results of research and experimental cultures have not achieved production in culture systems. The nutritional deficiencies of the diets have contributed to the low survival rates of paralarvae and early juveniles, by not meeting the nutritional requirements that favor their development. Therefore, the objective of the work was to evaluate the biological performance and the content of fatty acids of Octopus bimaculoides juveniles fed with natural diets. 12 juveniles per tank (9 tanks of 60 L each one) with three replicates by treatment were fed with three diets: D1 (control diet) with 80% crab (Callinectes sapidus) and 16% mussel (Mytillus galloprovincialis); D2 with 48% crab and 48% squid (Dosidicus gigas) and D3 with 48% crab and 48% caprellid amphipods. 12 juveniles were cultivated per tank (9 tanks of 60 L each) and they were fed with the different diets; each treatment with three replicates. The juveniles were cultivated until 45 days after hatching, with a first sampling carried out at 25 days of culture for the evaluation of fatty acids. The concentrations of highly unsaturated fatty acids such as arachidonic (ARA, C20:4n6), eicosapentaenoic (EPA, C20:5n3) and docosahexaenoic (DHA, C22:6n3) showed significant differences between newly hatched organisms and those cultured at 25 and 45 days. The differences in concentrations were observed after 25 days of culture between newly hatched octopuses and those fed with D1 (p<0.026). The highest DHA:EPA ratio (1.3) was found in D2 juveniles (p<0.001), as well as a higher concentration of DHA (139.95 ± 12.31 µg•mg-1). At 45 days the D2 organisms presented a weight gain of 85% with respect to their initial weight. The D3 octopuses lost 47% of their weight after 25 days with respect to their initial average weight (p<0.001). The highest survival was obtained in the octopuses of D2, with 91.66% and 77.77% at 25 and 45 days of culture, respectively
Inhibitory effect of two diatom species against Vibrio harveyi, V. alginolyticus, and V. campbellii
No full textLa acuicultura es una de las principales áreas que soportan la producción de alimento para consumo humano. Sin embargo, los cultivos pueden verse afectados por la presencia de bacterias patógenas entre las que destacan las del género Vibrio, las cuáles pueden ocasionar pérdidas totales en los cultivos. Por ello, es necesario contar con métodos eficaces que permitan controlar las bacterias tipo Vibrio en los sistemas de cultivo. El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto inhibitorio de las diatomeas Nitzschia thermalis f. kurta y Navicula cf. subinflatoides contra las bacterias patógenas de importancia acuícola, a saber, Vibrio campbellii, V. alginolyticus y V. harveyi. Para cumplir el objetivo, se realizaron retos de inhibición, para lo que se emplearon cultivos monoespecíficos, no axénicos y por triplicado en medio “f” a una densidad inicial de 1x105 células mL-1 para cada especie de diatomea. Los cultivos se inocularon con una concentración inicial de 1x102 Vibrio mL-1 para cada especie Vibrio spp. de manera individual. Como tratamientos control, se utilizaron para cada especie de diatomea cultivos en similares condiciones a las antes descritas, pero sin la adición de Vibrio y cultivos de cada especie de Vibrio en medio “f” sin células de diatomeas. Los tratamientos fueron analizados durante las fases exponencial y estacionaria del crecimiento, para evaluar la densidad celular de las diatomeas, conteo de bacterias heterotróficas y cuantificación de la densidad de Vibrio spp. Para cada tratamiento experimental, se tomaron volúmenes apropiados para evaluar el peso seco, composición proximal, pigmentos, fotosíntesis y perfil de ácidos grasos. Se evaluaron diferencias significativas en el crecimiento de N. subinflatoides y N. thermalis al ser cocultivadas con las tres especies de Vibrio spp. (p < 0.05). N. subinflatoides y N. thermalis inhiben el crecimiento de las tres especies de Vibrio durante la fase exponencial de crecimiento. Se evaluaron diferencias significativas en la concentración de las tres especies de Vibrio con respecto al tiempo (p < 0.05). El contenido de bacterias heterotróficas se presentó en todos los tratamientos en el orden de 106 y 107 UFC ml-1, lo que muestra que el efecto inhibitorio de las diatomeas es selectivo para las tres especies de Vibrio evaluadas. El peso seco orgánico presentó diferencias significativas por la adición de las tres especies de Vibrio spp. durante la fase exponencial (p < 0.05) de N. subinflatoides....Aquaculture is one of the main areas that support the production of food for human consumption. However, crops can be affected by pathogenic bacteria, among which those of the genus Vibrio stand out and can cause total losses in the crops. Therefore, it is necessary to have effective control methods that allow controlling Vibrio-type bacteria in culture systems. The objective of this work was to evaluate the inhibitory effect of the diatoms Nitzschia thermalis f. kurta and Navicula cf. subinflatoides against pathogenic bacteria of aquaculture importance, namely, Vibrio campbellii, V. alginolyticus, and V. harveyi. To achieve the objective, inhibition challenges were performed, for which monospecific, non-axenic, and triplicate cultures were used in medium "f" an initial density of 1x105 cells mL-1 for each diatom species. The cultures were inoculated with an initial concentration of 1x102 Vibrio mL-1 for each Vibrio spp. individually. As a control treatment, cultures under similar conditions to those described above, but without the addition of Vibrio, were used for each diatom species and cultures of each Vibrio species in "f" medium without diatom cells. The treatments were analyzed during the exponential and stationary phases of growth to evaluate the cell density of diatoms, heterotrophic bacteria count, and quantification of the density of Vibrio spp. For each experimental treatment, they were taken necessary to evaluate the dry weight, proximal composition, pigments, photosynthesis, and fatty acid profile. Significant differences in the growth of N. subinflatoides and N. thermalis were evaluated when cocultivated with the three Vibrio spp. species (p < 0.05). N. subinflatoides and N. thermalis inhibit the growth of three Vibrio species during the exponential phase of growth. Significant differences were evaluated in the concentration of the three Vibrio species with respect to time (p < 0.05). The content of heterotrophic bacteria was presented in all treatments in the order of 106 and 107 CFU ml-1, which shows the inhibitory effect of diatoms is selective for the three Vibrio species evaluated. The organic dry weight showed significant differences due to the addition of Vibrio spp. during the exponential phase (p < 0.05) of N. subinflatoides. The presence of the three Vibrio spp. species showed significant differences in the proximal composition of N. subinflatoides and N. thermalis during the exponential and stationary growth phases (p < 0.05)..