Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Multi-class classification of antimicrobial peptides: a comparative approach
No full textLa continua proliferación de agentes infecciosos capaces de resistir a los fármacos antimicrobianos, existentes en el mercado, se ha convertido en una de las mayores preocupaciones para la salud pública mundial. Los péptidos antimicrobianos (AMPs, por sus siglas en inglés) han ganado popularidad al considerarse candidatos prometedores para usarse solos o en combinación con los fármacos actuales para hacer frente a la resistencia antimicrobiana. Para asistir a la investigación y descubrimiento de nuevos AMPs con potencial uso terapéutico, se han propuesto modelos computacionales basados en algoritmos clásicos de aprendizaje de máquina. Un problema con estos modelos radica en que el costo computacional para la selección de un conjunto óptimo de descriptores moleculares, para representar los datos, crece exponencialmente con el número de descriptores disponibles inicialmente para la selección. Recientemente, modelos computacionales basados en redes neuronales de múltiples capas (conocidos como modelos profundos) mostraron que es posible eliminar la tarea de seleccionar características a priori, con un buen desempeño en la predicción de AMPs. En el presente trabajo, se propone un conjunto de datos para cada una de las actividades biológicas estudiadas, la más grande y diversa colección reportada a la fecha. Se usa el algoritmo de bosque aleatorio para construir modelos clásicos de clasificación. Se propone una red neuronal de múltiples capas con unidades recurrentes para construir modelos profundos. Los experimentos computacionales mostraron que los clasificadores propuestos en este trabajo, para cada actividad biológica, tienen un desempeño de comparable a superior respecto a los métodos del estado del arte. Por otra parte, se comparó el desempeño de modelos clásicos y profundos para el problema de clasificación de AMPs y las funciones atribuidas a estos, específicamente las funciones antibacteriana, antifúngica, antiparasitaria y antiviral. Los resultados mostraron que no existe una clara superioridad en el desempeño de un modelo con respecto al otro.The increasing proliferation of infectious agents capable of resisting antimicrobial drugs constitutes a grave problem for human health worldwide. Antimicrobial peptides (AMPs) have gained popularity as promising candidates for use alone or in combination with current therapies to address antimicrobial resistance. To tackle the problem of discovering new AMPs with potential therapeutic use, computational models based on classical machine learning algorithms (known as shallow models) have been proposed. One problem with these models is that the computing cost of selecting a set of molecular descriptors to represent the data grows exponentially with the number of descriptors initially available for selection. Recently, computational models based on multi-layer neural networks (known as deep models) showed that the task of selecting features a priori could be eliminated, maintaining good performance in the prediction of AMPs. In this work, data sets were proposed for each of the studied biological activities, the largest and most diverse reported to date. The random forest algorithm was used to build shallow models. A multi-layer neural network with recurrent units was proposed to build deep models. Computational experiments showed that the proposed classifiers, for each biological activity, have a performance that goes from comparable to superior with respect to state of the art approaches. Additionally, shallow and deep models’ performance was compared, addressing the problem of Classification of AMPs and the functions attributed to them, specifically the antibacterial, antifungal, antiparasitic and antiviral functions. The results showed no clear superiority in the performance of the deep models as compared to the shallow models or vice versa
Design of multiband power dividers and combiners
No full textLos sistemas modernos de comunicación requieren de amplificadores lineales y eficientes. Los transmisores Doherty son fuertes candidatos para estos sistemas de comunicación. Uno de los elementos que forman el transmisor Doherty es el divisor de potencia. Los divisores de potencia se han convertido en componentes clave en transmisores de radiofrecuencias/microondas como bloques de combinación/división de potencia. En el presente trabajo se analizan diferentes topologías utilizadas en el diseño de divisores de potencia Wilkinson multibanda en tecnología de microcinta. Una de las topologías propuestas consiste en utilizar un filtro pasa-banda en cascada con el divisor de potencia. El filtro se puede diseñar para que resuene a más de dos bandas de frecuencia. También, se realiza la simulación de un divisor Wilkinson de doble banda utilizando líneas CRLH. Para la simulación de este tipo de líneas se utilizó una estructura hibrida entre líneas de microcinta y capacitores e inductores de montaje superficial. Por último, se presenta el diseño, simulación, construcción y caracterización de un divisor de potencia Wilkinson de doble banda utilizando secciones de líneas de microcinta en forma de T y Pi para remplazar los transformadores de impedancia de un cuarto de onda convencionales. El análisis de estas estructuras se realiza con los programas de simulación de dispositivos de radio frecuencias: Advanced Design System (ADS) y el programa de simulación electromagnética: High Frequency Structure Simulator (HFSS).Modern communication systems require linear and efficient amplifiers. Doherty transmitters are strong candidates for these communication systems. One of the elements that make up the Doherty transmitter is the power divider. Power dividers have become key components in radio frequency / microwave transmitters as combiners/splitters blocks. In this work, different topologies used in the design of multiband Wilkinson power dividers in microstrip technology are analyzed. One of the proposed topologies is to use a band-pass filter in cascade with the power divider. The filter can be designed to resonate at more than two frequency bands. Also, the simulation of a Wilkinson dual-band splitter is performed using CRLH lines. For the simulation of the last ones a hybrid structure was used including microstrip lines and surface-mounted capacitors and inductors. Finally, the design, simulation, construction and characterization of a Wilkinson dual-band power splitter, using microstrip T and Pi-shaped sections to replace conventional quarter-wave impedance transformers, is presented. The analysis of these structures is carried out with the simulation software of radiofrequency devices: Advanced Design System (ADS) and the electromagnetic simulation software: High-Frequency Structure Simulator (HFSS)
Inferencias sobre el hábitat de alimentación y el nivel trófico del atún aleta amarilla (Thunnus albacares) en el golfo de México con base en trazadores isotópicos intrínsecos
No full textYellowfin tuna (YFT, Thunnus albacares) is the second-most important commercial species of tunas fished in the Atlantic Ocean. The Gulf of Mexico (GM) is one of the two western Atlantic spawning grounds and sustains the only targetted oceanic fishery in the Mexican Exclusive Economic Zone (EEZ). Tagging studies in the northern GM suggest a high degree of residency within that region. Whether YFT caught in Mexican waters in the southern-central GM also exhibit residency or migrate to the northern gulf is currently unknown. Also, little is known regarding its trophic ecology in the southern GM. The isotopic composition (δ15Nbulk and δ15NPhe) of YFT tissues were compared to a synoptic system-wide isotopic baseline of the GM to infer feeding areas. Based on the spatial distribution of the δ15Nbulk and δ15NPhe values of zooplankton, two isotopic baselines were identified: the northern and central-southern gulf. A two-source Bayesian mixing model was used to estimate the proportional contribution of the two regions to YFT tissues, thus inferring broad feeding areas. The combined measurements on muscle tissue indicate a greater contribution of the isotopic baseline of northern GM over the time scale of about a year. Over the time scale of about ~6 months integrated by liver tissues, YFT fed to a greater extent in the central-southern gulf. Additionally, trophic position (TP) estimates were calculated based on (1) stable isotope analysis (SIA) of bulk tissues with and without considering the proportional contribution of the two regional baselines, and (2) the compound-specific SIA of the canonical source and trophic AA (Phe and Glu, respectively). TPbulk estimates varied as a function of the trophic enrichment factors (TEF) applied, which is consistent with the sensitivity of TP estimates to the selection of TEFs. Unreasonably high (5.1 to 8.6) TP estimates were obtained when assuming exclusive feeding in the southern GM, highlighting the need for considering the possibility of multiple baselines when estimating TP in highly migratory species such as tunas. In contrast, a more reasonable TP estimate of 4.2 was obtained when considering the proportional contribution of two regional baselines. TPCSIA were less variable that estimates derived from bulk isotope ratios, and ranged from 3.1 to 4.3. Estimates of TP based on bulk isotope ratios and two regional baselines and CSIA of AA are consistent with previous reports for this species. Taken together, these results..El atún aleta amarilla (AAA, Thunnus albacares) es la segunda especie de túnidos con importancia comercial que es capturado en el Océano Atlántico. El Golfo de México (GM) es una de las dos zonas identificadas como áreas de desove del AAA en el Atlántico Oeste y sostiene la única pesquería objetivo en aguas oceánicas de la Zona Económica Exclusiva (ZEE) de México. Estudios de marcaje realizados en el norte del GM sugieren un alto grado de residencia en esta región. Sin embargo, se desconoce si los AAA capturados en aguas mexicanas son residentes del sur del GM o realizan migraciones temporales hacia el norte. Así mismo, el conocimiento sobre su ecología trófica en el sur del GM es escaso. En este estudio, para inferir las áreas de alimentación del AAA se hizo una comparación entre la composición isotópica (δ15Nbulk y δ15NPhe) de los tejidos de atunes, capturados en la porción sur del golfo, con una línea base isotópica sinóptica del GM. Con base en la distribución espacial de los valores de δ15Nbulk y δ15NPhe del zooplancton, se identificaron dos líneas bases isotópicas: el norte del golfo y el centro-sur. A partir de un modelo de mezcla Bayesiana de dos fuentes se estimó la contribución proporcional de las dos regiones a los tejidos del AAA, infiriendo extensas áreas de alimentación. El δ15Nbulk y δ15NPhe del músculo indican una mayor contribución de la línea base isotópica del norte del GM en la escala de tiempo de ~1 año. En la escala de tiempo de ~6 meses integrada por el hígado, el AAA se alimentó en mayor medida en la región centro-sur del golfo. Además, se calculó la posición trófica (PT) con base en (1) el análisis de isótopos estables (AIE) en tejidos completos (PTbulk), con y sin considerar la contribución proporcional de las dos líneas base regionales, y (2) el AIE en compuestos específico de los AA canónico fuente y trófico (PTCSIA; Phe y Glu, respectivamente). Las estimaciones de PTbulk variaron en función de los factores de enriquecimiento trófico (FET) aplicados. Al asumir una alimentación exclusiva en el sur del GM se obtuvieron estimaciones de PT irrazonablemente altas (5.1 a 8.6), resaltando la necesidad de considerar una posible composición isotópica múltiple para estimar la PT en especies altamente migratorias como los atunes. En contraste, al considerar la contribución proporcional de las dos líneas base regionales se obtuvo una estimación más razonable de PT de 4.2. La PTCSIA fue menos variable que las estimaciones derivadas de las .
Changes in the low-level winds in México under climate change scenarios
No full textEl objetivo de esta investigación fue determinar el efecto del cambio climático en la circulación de mesoescala a 10 y 100 m de altura en México y en particular en 3 torres observacionales cerca de los parques eólicos de La Ventosa en Oaxaca, La Rumorosa en B.C. y San Fernando en Tamaulipas. Para determinar los cambios se utilizó el modelo regional RegCM4.7.1 a 25 km forzado con 3 modelos globales del CMIP5 (HadGEM2-ES, GFDL-ESM2M y MPI-ESM-MR) bajo el escenario de altas emisiones (RCP8.5) para un futuro cercano (2021-2050) con respecto a un periodo histórico (1981-2010). Primero se realizó una evaluación local del modelo regional (RegCM4.7.1 forzado con ERA-Interim) y tres reanálisis (ERA5, MERRA2 y NARR) con observaciones horarias del año 2018 en 7 torres eólicas. También se realizó una caracterización de patrones de circulación del viento con mapas auto-organizados (SOMs) y una intercomparación histórica de la climatología de los vientos de RegCM y los reanálisis en el dominio CORDEX-CAM (México-Centroamérica). La evaluación local del 2018 mostró que RegCM simuló mejor las características del viento en las 7 torres que los reanálisis, posiblemente debido a su resolución espacial más fina. La intercomparación histórica muestra que RegCM sobreestimó la intensidad del viento con respecto a los reanálisis en casi todo el dominio, especialmente en regiones con orografía compleja. Sin embargo, los reanálisis subestimaron considerablemente la magnitud del viento en la evaluación con las observaciones, lo cual sugiere que RegCM es más confiable que los reanálisis en las climatologías históricas. Con los SOMs se identificaron los patrones de viento más relevantes en México (>10m/s), los cuales resultaron ser los vientos característicos de los tres parques eólicos estudiados. En particular, los vientos del norte en el Istmo de Tehuantepec fueron los más intensos en México (>12m/s). Los escenarios derivados del ensamble de las salidas regionalizadas con RegCM sugieren cambios muy pequeños en la circulación de los vientos a 10 y 100 m en el futuro cercano. Resultados similares se hallaron en las regiones cercanas a La Rumorosa, La Ventosa y San Fernando con incrementos muy pequeños (~1%) en los vientos predominantes a 100 m.The primary purpose of this research was to determine the possible effect of climate change on the mesoscale circulation at 10 and 100 m height in Mexico and at three observational towers near the wind farms of La Ventosa in Oaxaca, La Rumorosa in B.C., and San Fernando in Tamaulipas. We used the regional model RegCM4.7.1, at 25 km spatial resolution, driven by three global models of the CMIP5 (HadGEM2-ES, GFDL-ESM2M, and MPI-ESM-MR) under the high emission scenario (RCP8.5) to determine the wind changes in the near future (2021-2050) with respect to a historical period (1981-2010). First, we performed a local evaluation of winds derived from the regional model RegCM4.7.1 forced by ERA-Interim and from three reanalyses (ERA5, MERRA2, and NARR) against hourly observations of the year2018 in seven wind towers in Mexico. We also characterized the wind circulation patterns with self-organized maps (SOMs) and assessed a historical intercomparison of wind climatologies from RegCM and the reanalyses in the CORDEX-CAM domain (Mexico and Central America). The local evaluation for 2018 showed that RegCM performed better than the reanalyses in the simulation of the wind characteristics near the seven wind towers, possibly due to its finer spatial resolution. The intercomparison of the historical climatologies showed that RegCM overestimated the wind intensity relative to the reanalyses in almost the entire domain, especially in regions with complex orography. However, the reanalyses underestimated the wind intensity in the evaluation with the observations of 2018, which suggests that RegCM is more reliable than the reanalyses in simulating the historical climatologies. The most relevant wind patterns (>10m/s) in Mexico were identified by the SOMs, which some of them turned out to be the characteristic winds in the three wind farms analyzed. Especially, the northerly winds in the Isthmus of Tehuantepec were the most intense in Mexico (>12m/s). The future scenarios from the RegCM ensemble suggest no significant changes in the circulation of winds at 10 and 100 m heights in the near future. Similarly, the results showed minor increases (~ 1%) in the prevailing winds at 100 m near La Rumorosa, La Ventosa, and San Fernando
CCMV and BMV as potential nanovehicles in breast cancer treatments
No full textEl uso de las nanopartículas como vehículos para las terapias contra el cáncer es un área con un tremendo potencial. Los virus de plantas son nanopartículas biocompatibles con posibles aplicaciones biomédicas, incluyendo las terapias contra el cáncer, con resultados prometedores. Este trabajo describe por primera vez que el virus del moteado clorótico de caupí (CCMV) y el virus del mosaico bromo (BMV) son capaces de internalizarse en células de mamíferos como las células tumorales de mama MDA-MB-231 y MCF7. Además, las cápsides de estos bromovirus fueron capaces de cargar fármacos hidrófobicos. Por otra parte, desarrollamos una plataforma para encapsidar y direccionar ARN de interferencia pequeños (siARN) de doble cadena utilizando las propiedades de autoensambleje de las proteína de cápside de estos virus, para formar partículas tipo virus (VLPs). Mostramos que las VLPs-siRNA tienen el potencial de liberar el siRNA en células de mamíferos para silenciar la proteína verde fluorescente (GFP) en cultivos de células que expresan este gen. Se evaluó que estos virus presentan un efecto citotóxico casi nulo en células tumorales de mama. Sin embargo, solo el CCMV es capaz de activar macrófagos, in vitro, pudiendo activar una respuesta inmune, mientras que el BMV no mostró activación de macrófagos. La evaluación in vivo de los virus nativos y VLPs-siRNA en modelos de ratón 4T1 de cáncer de mama metastásico mostró que el CCMV nativo y el BMV-VLP-siRNA-AKT1 pueden inhibir hasta el 60-70% del tumor. A su vez, se evaluó el potencial de la molécula sd-133, anti-CDH11, para reconocer específicamente a células de cáncer de mama e inducir un efecto citotóxico. En conjunto, estos resultados muestran el potencial de los virus CCMV y BMV como nanovehículos y su versatilidad de combinar diferentes tratamientos para desarrollar terapias novedosas, entre las que se incluyen la modulación del microambiente del tumor y la activación de una respuesta inmune, administración de siARN y fármacos a células cancerígenas para inducir eficientemente la muerte celular.The use of nanoparticles as vehicles for cancer therapies is an area with tremendous potential. Plant viruses are biocompatible nanoparticles with possible biomedical applications, including cancer therapies, with promising results. Here we report for the first time that the cowpea chlorotic mottled virus (CCMV) and the brome mosaic virus (BMV) are able to internalize in mammalian cells such as breast tumor cells MDA-MB-231 and MCF7. In addition, the capsids of these bromovirus can be loaded with hydrophobic drugs. On the other hand, we developed a platform to encapsidate and direct double-stranded small interference RNA (siRNA) using the self-assembly properties of the capsid proteins of these viruses, to form virus-like particles (VLPs). We demonstrate that VLPs-siRNA have the potential to release siRNA in mammalian cells to silence green fluorescent protein (GFP) in cell expressing this gen. It was demonstrated that these viruses do not have a cytotoxic effect on tumor cells. However, only CCMV is able to activate macrophages, in vitro, and so they could activate an immune response, while BMV showed no macrophage activation. In vivo evaluation of native viruses and VLPs-siRNA in 4T1 mouse models of metastatic breast cancer showed that native CCMV and BMV-VLP-siRNA-AKT1 can inhibit up to 60-70% of the tumor. In turn, the potential of the sd-133 molecule, anti-CDH11, to specifically recognize breast cancer cells and induce a cytotoxic effect was evaluated. Together, these results show the potential of CCMV and BMV viruses as nanocarriers and their versatility to combine different treatments to develop novel therapies, including the modulation of the tumor microenvironment and the activation of an immune response, administration of siRNA and drugs to cancer cells to efficiently induce cell death
Abundance and spatial-temporal distribution of the short-finned pilot whale (Globicephala macrorhynchus) in the eastern Midriff Islands region of the Gulf of California
No full textEstimar los parámetros demográficos, así como analizar la distribución espacial y variación estacional de las poblaciones de cetáceos, son aspectos fundamentales para comprender su ecología y dinámica poblacional. El calderón de aletas cortas (Globicephala macrorhynchus) es considerado un cetáceo abundante y con una amplia distribución en aguas tropicales y subtropicales de los océanos Pacífico, Índico y Atlántico. En el Golfo de California la información sobre sus parámetros demográficos y distribución espacio-temporal es muy escasa, y aquella existente se ha enfocado en la parte occidental del golfo. El objetivo del presente estudio fue estimar la abundancia de la especie empleando modelos de captura-recaptura, y con los registros de los avistamientos, se describió la distribución espacial y se generó un modelo sinusoidal para determinar la variación estacional de las tasas de encuentro (No. Individuos h-1) en la región oriental de las Grandes Islas. Durante 2009-2018 se realizaron 392 navegaciones no sistemáticas, acumulando un total de 2,183 horas de esfuerzo de observación. Se registraron 33 avistamientos de calderones de aletas cortas, con un tamaño promedio de grupo de 38.9 ± 30.53 individuos, se obtuvieron 9,815 fotografías de ambos costados de las aletas dorsales, y por medio de la técnica de foto-identificación se lograron individualizar 682 individuos. El modelo abierto POPAN estimó una superpoblación (número total de individuos que pasaron por el área de estudio durante 2009-2013) de 2,270 individuos (IC 95% = 1,779.31 – 2,898.08). La abundancia varió a lo largo de las temporadas, con tendencia decreciente a partir de 2010-2011, temporada donde se registró la mayor abundancia (1,580 individuos, IC 95% = 1,098.05 – 2,275.54). La distribución de los avistamientos se registró principalmente alrededor de Isla San Esteban y al suroeste de Isla Tiburón e Isla Dátil, con una mayor frecuencia de avistamientos en zonas con profundidades de 400 a 600 m. El modelo estacional generado con las tasas de encuentro indicó que durante la estación fría (diciembre a mayo), un mayor número de calderones de aletas cortas se presentaron en el área de estudio, posiblemente coincidiendo con la ocurrencia estacional de sus principales presas (calamares).Estimating the demographic parameters, as well as analyzing the spatial distribution and seasonal variation of cetacean populations, are fundamental aspects to understand their ecology and population dynamics. The short-finned pilot whale (Globicephala macrorhynchus) is considered an abundant cetacean with a wide distribution in tropical and subtropical waters of the Pacific, Indian and Atlantic oceans. In the Gulf of California, information on its demographic parameters and spatio-temporal distribution is very scarce, and the existing one has been focused on the western part of the gulf. The objective of this study was to estimate the abundance of the species using capture-recapture models, and with the sightings records, the spatial distribution was described and a sinusoidal model was fitted to determine the seasonal variation of the encounter rates (No. Individuals h-1) in the eastern Midriff Islands region. During 2009-2018, 392 nonsystematic surveys were carried out, accumulating a total of 2,182.62 hours of survey effort. We recorded 33 pilot whale sightings with an average group size of 38.9 ± 30.53 individuals, we recorded 9,815 photographs of both sides of the dorsal fins, and through photo-identification 682 individuals were identified. The POPAN open model estimated a super-population (total number of individuals that passed through the study area during 2009-2013) of 2,270 individuals (95% CI = 1,779.31– 2,898.08). Abundance varied throughout the seasons, which had a decreasing trend from 2010-2011, when the highest abundance was estimated (1,580 individuals, 95% CI = 1,098.05– 2,275.54). The sightings were distributed mainly around San Esteban Island and southwest of Tiburon Island and Dátil Island, with a higher frequency of sightings in areas with depths of 400 to 600 m. The seasonal model generated with the encounter rates indicated that during the cold season (December to May), a higher number of short-finned pilot whales occur in the study area, possibly due to the seasonal occurrence of their main prey (squid)
Bi@C nanoparticles synthesized by laser ablation of solid in liquids
No full textEn este trabajo se presenta por primera vez, según la información disponible en la literatura, la obtención de nanopartículas (NPs) tipo núcleo-coraza de Bi@C, a partir de un blanco de bismuto inmerso en acetona, o en una solución coloidal de nanocebollas de carbono en agua destilada, mediante la técnica de ablación láser de sólidos en líquidos (ALSL). La síntesis de nanopartículas tipo núcleo-coraza (core-shell, en inglés) de bismuto (semi-metal) y carbono tanto cristalino como amorfo, es propuesta mediante un método rápido y eficiente a través de una ruta óptica. Estas NPs tipo Bi@C se desean utilizar como tratamiento a cáncer de mama. La fuente empleada fue un láser de estado sólido Nd:YAG de nanosegundos (Minilite II, Continuum) que produce pulsos de 7 ns, con frecuencia de repetición variable de 1 a 15 Hz y elección de longitud de onda entre el fundamental, el segundo, y el tercer armónico. En este trabajo se utilizaron dos longitudes de onda, con el propósito de comparar su influencia en las características de las nanopartículas obtenidas. Se muestra que existen diferencias significativas en las NPs que se obtuvieron, mediante la síntesis con las longitudes de onda 1064 nm (fundamental) y 532 nm (segundo armónico), principalmente en dos aspectos: el tipo de recubrimiento de carbono (cristalino o amorfo) y en las características de luminiscencia de las soluciones coloidales. Se utilizaron dos medios de inmersión (acetona y solución coloidal de carbono) para la síntesis de las NPs, con el propósito de determinar cuál de estos aporta de mejor manera la fuente de carbono para recubrir el núcleo de bismuto. Se demostró que la acetona produce un recubrimiento ya sea cristalino o amorfo en las NPs, y se determinó que la síntesis en este medio es la que produce las nanopartículas de Bi@C con las características deseadas. Las características principales de las NPs son discutidas en función de los parámetros de irradiación. La morfología, distribución de tamaño y su constitución core-shell, así como sus propiedades fotoluminiscentes, son analizadas. Finalmente, se discuten las aplicaciones potenciales de las NPs de Bi@C en el campo de la biomedicina; en este contexto se realizaron pruebas preliminares de citotoxicidad en dos líneas celulares, una línea de células sanas (células de riñón embrionario 293T), y una línea celular de cáncer de mama (MDA-MB-231), donde se obtuvieron resultados prometedores para continuar el estudio de las NPs de Bi@C ...This work presents, for the first time to the best of our knowledge, the synthesis of Bi@C core-shell nanoparticles (NPs). We used a bismuth blank immersed in either acetone or a carbon nano-onion colloidal solution in distilled water, synthesizing the Bi@C nanoparticles by using the laser ablation of solids in liquids technique (ALSL). The synthesis of core-shell Bi@C nanoparticles using a fully optical path through a fast and efficient method, is proposed. These Bi@C NPs are intended to be used as a treatment for breast cancer. A solid-state Nd: YAG laser (Minilite II, Continuum) that produces pulses of 7 ns duration, with variable repetition rate of 1 up to 15Hz was used for ALSL. In this work, the fundamental 1064nm and second harmonic 532nm wavelengths were used for the NPs synthesis, with the purpose of studying their influence on the characteristics of the obtained nanoparticles. It is shown that significant differences associated to the irradiation wavelength affect the NPs in two main aspects: the type of carbon shell (either crystalline or amorphous) and the photoluminescence features of the colloidal solutions. Two immersion media (acetone and colloidal carbon nano-onion solution) were used for the synthesis of the NPs, in order to determine which of these provides better the carbon source for the NPs shell. It was shown that acetone produces either a crystalline or amorphous shell on the NPs, and it was through this immersion liquid that the Bi@C NPs with desired characteristics were obtained. The main characteristics of the Bi@C NPs are discussed based on the irradiation parameters. Its morphology, size distribution and its core-shell constitution are analyzed, as well as its photoluminescence properties. Finally, the potential applications of these Bi@C NPs in the field of biomedicine are discussed. In this context, preliminary cytotoxicity tests were performed on two cell lines, a healthy one (embryonic kidney cells 293T), and a breast cancer cell line (MDA-MB-231). These preliminary tests yielded promising results to continue the study of Bi@C NPs as a therapeutic agent in cancer treatment
Mild oxidative dehydrogenation of propane over Pt-Ir/Mg(x)-SBA-15 catalysts
No full textEn el presente trabajo se estudió el efecto de la incorporación de iridio sobre el desempeño catalítico de catalizadores de platino soportados en una SBA-15 modificada con magnesio, los cuales fueron evaluados en la reacción de la deshidrogenación oxidativa suave de propano, utilizando CO2 como agente oxidante. El soporte elegido para la síntesis de los catalizadores fue un material mesoporoso de sílice, SBA-15, con un contenido de 2% en peso de magnesio. El magnesio fue incorporado simultáneamente con el silicio durante la síntesis de la SBA-15. El material obtenido se utilizó como soporte para la preparación de catalizadores a base de platino e iridio. La carga metálica nominal de Pt e Ir en los catalizadores fue de 1%, tanto en monometálicos como en bimetálicos. Los catalizadores bimetálicos se prepararon con diferente relación de carga metálica de Pt: Ir con la finalidad de determinar una posible sinergia entre estos metales. Finalmente, se estudió la influencia del soporte Mg-SBA-15, la relación metálica Pt:Ir y la sinergia de los componentes, sobre la deshidrogenación oxidativa suave de propano en presencia de CO2. El catalizador de iridio presentó la menor conversión de propano entre los materiales. Sin embargo, la incorporación de cantidades pequeñas de iridio al sistema catalítico de platino, resultó en una mejora importante del desempeño catalítico. Los resultados sugieren que la presencia de iridio favoreció la dispersión de la fase activa y que podría ocurrir un efecto sinérgico entre el platino e iridio. Esto fue más notorio para el catalizador con el menor contenido de iridio, el cual logró alcanzar el mayor grado de conversión de propano, en todo el intervalo de temperaturas. Los resultados de selectividad y rendimiento de la reacción mostraron que la presencia de iridio favoreció considerablemente la conversión de propano a propileno además de inhibir la formación de productos secundarios, los cuales se observaron en una proporción considerable sobre el catalizador a pase de platino puro. La modificación del sistema catalítico con una baja proporción de iridio, resultó en la obtención de tazas de rendimiento de propeno elevadas, las cuales son bastante competitivas con lo reportado en la literatura.In the present work, the effect of iridium incorporation on the catalytic performance of platinum catalysts supported in a magnesium modified SBA-15 was studied. These catalysts were evaluated in the reaction of Mild Oxidative Dehydrogenation of Propane, using CO2 as oxidizing agent. The support chosen for the synthesis of catalysts was mesoporous silica, SBA-15, with 2%wt of magnesium. Magnesium was simultaneously incorporated with silica during the synthesis of SBA-15. That material was used as support for the preparation of platinum and iridium-based catalysts. The nominal metal loading of Pt and Ir in the catalysts was 1%wt in both monometallic and bimetallic cases. Bimetallic catalysts were prepared with different metal loading ratios of Pt:Ir, in order to carry out a study of synergy between these metals. Finally, the influence of the Mg-SBA-15 support, the Pt:Ir metal ratio and the synergy of the components on the Mild Oxidative Dehydrogenation of Propane in presence of CO2 were studied. The iridium catalyst had the lowest propane conversion among the catalysts studied. However, the addition of small amounts of iridium to the platinum catalyst resulted in a significant improvement of catalytic performance. The results suggest that the presence of iridium favored a good dispersion of the active phase and that a synergistic effect could occur between platinum and iridium. This was more evident for the catalyst with the lowest iridium content, which achieved the highest conversion of propane, in the applied temperature range. Results of selectivity and yield of the reaction showed that the presence of iridium considerably favored the conversion of propane to propylene. Furthermore, under the iridium incorporation the formation of secondary products was inhibited, such as ethane and ethylene, which were observed in a considerable proportion on the platinum-based catalyst. Therefore, the modification of platinum catalytic systems with a low amount of iridium resulted in high propene yield rates which are competitive with results reported for this reaction
Isolation and characterization of plant growth promoting bacteria from the rhizosphere of Solanum hindsianum
No full textEn el estado de Baja California (BC) el tomate es el principal producto hortícola. En su producción, para el control de plagas y enfermedades, se llegan a utilizar alrededor de 35 agroquímicos. El principal patógeno de este cultivo es el hongo Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (FOL). Para disminuir el uso de agroquímicos, una estrategia es emplear Rizobacterias Promotoras de Crecimiento Vegetal (PGPR), las cuales tienen la capacidad de mejorar el desarrollo de las plantas y disminuir el daño causado por fitopatógenos. La efectividad de las PGPR depende de su adaptación a las condiciones ambientales, por ello, se recomienda utilizar microorganismos nativos. Las plantas adaptadas a condiciones climáticas extremas como Solanum hindsianum, pueden contener PGPR para usarse en aplicaciones agrícolas. Este arbusto nativo de BC pertenece a la familia Solanacea y crece en condiciones áridas y cálidas. El objetivo de este trabajo fue aislar y caracterizar PGPR de la rizósfera del arbusto S. hindsianum y evaluar su efecto en plantas de tomate como bioestimulantes y biocontroladoras de FOL. Usando medios selectivos, se aislaron 348 cepas de 12 muestras de suelo de rizósfera. Estas fueron evaluadas in vitro para determinar características de promoción de crecimiento y su actividad antagónica sobre FOL. Seis cepas, pertenecientes a los géneros Bacillus, Pseudomonas, Paenibacillus y Streptomyces, mostraron capacidad de promover el crecimiento vegetal y cinco mostraron actividad antagónica. Los once aislados fueron evaluados in vivo para determinar su capacidad de inducir el crecimiento y la supresión de FOL raza 1 y raza 2 en plantas de tomate de la variead Bonny Best. Las seis cepas evaluadas para promoción de crecimiento mostraron un efecto positivo en el desarrollo de las plantas. Con respecto a las cinco PGPR evaluadas para actividad antagónica, dos del género Streptomyces, causaron un efecto negativo en el crecimiento de la planta; las tres restantes, redujeron significativamente el daño causado por el patógeno. Este trabajo contribuye con la identificación de PGPR endémicas de BC que podrían ser emplearse por los agricultores del estado para el control de FOL en tomate y con ello disminuir el uso de agroquímicos.In the state of Baja California (BC) tomato is the main horticultural product. In its production, around agrochemical are used for the control of pests and diseases. The main pathogen of this crop is the fungus Fusarium oxysporum f. sp. Lycopersici (FOL). One strategy to diminish the use of agrochemicals, one strategy is to employ Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR), which have the ability to improve plant development and decrease the damage caused by plant pathogens. The success of PGPR, depends on their adaptation to the environmental conditions, therefore, the use of native microorganisms is recommended. Plants adapted to extreme weather conditions, such as Solanum hindsianum, may contain PGPR for agricultural applications. This native shrub of Baja California belongs to the Solanacea family and grows in arid and warm conditions. The objective of this work was to isolate and characterize PGPR from the rhizosphere of the S. hindsianum and to evaluate their effect on tomato plants as biostimulants and biocontrollers of FOL. Using selective media, 348 isolates were obtained from twelve rhizosphere soil samples. Isolates were evaluated in vitro to determine their growth-promoting characteristics and their antagonistic activity against FOL. Six strains, belonging to the genera Bacillus, Pseudomonas, Paenibacillus and Streptomyces, showed ability to promote plant growth and five more had antagonistic activity. Tomato plants (var. Bonny Best) were used to determine the strains ability to induce plant growth and suppression of FOL races 1 and race 2. The six strains evaluated for growth promotion have a positive effect on plant development. With respect to the five PGPR evaluated for antagonistic activity, the two Streptomyces isolates, caused a negative effect on plant growth; the remaining three, reduced significantly reduced the damage caused by the pathogen. This work contributed to the identification of BC-endemic PGPRs that could be used by state farmers to control FOL in tomato reducing the use of agrochemicals
Design, model and regulate a mechanism with an underactuation degree of 2
No full textEn este trabajo de tesis se aborda el problema del modelado y control de un mecanismo de cinco barras con un péndulo esférico de cuatro grados de libertad, con 2 grados de subactuación. Se obtuvo un modelo dinámico completo considerando el mecanismo desacoplado porque es de cadena cinemática cerrada, posteriormente se aplicaron las restricciones holonómicas para reducir el número de ecuaciones de estado al de grados de libertad. También se obtuvo un modelo dinámico del mecanismo, mediante identificaciones paramétricas de la fricción presente en las articulaciones actuadas. Para cumplir con el objetivo de control de regulación se proponen dos controladores. Primero se hace el análisis para un control lineal del tipo LQR, utilizando una aproximación lineal, alrededor del punto de interés del modelo dinámico obtenido. También se propone un controlador no lineal con compensación de incertidumbre en las articulaciones actuadas. Finalmente, se validan estos controladores de manera numérica para el mecanismo de cuatro grados de libertad, realizándose también una implementación experimental mediante un mecanismo de cinco barras con un péndulo compuesto, siendo este último sistema de 3 grados de libertad, con grado de subactuación de uno.The present thesis addresses the modeling and control problem of a five-link mechanism with a spherical pendulum, four degrees of freedom, with an underactuated degree of two. The complete dinamic model was obtained considering the decoupled mechanism as it is a closed kinematic chain, afterward holonomic restrictions were applied to reduce the number of equation-of-state equal to the degrees of freedom. Also, the dinamic model was obtained, through parametric identifications of the registered friction in the actuated articulations. To satisfy the regulation objective, two controllers are proposed. First, an analysis for a linear control of LQR type is made, making a linear approximation of the point of interest to the obtained dynamic model. Also, a nonlinear controller unit is proposed, with uncertainty compensation of the actuated joints. Finally, both controller units are numerically validated for the four degrees of freedom mechanism, performing as well an experimental implementation through the five-link mechanism with an integrated pendulum, this last one having 3 degrees of freedom and an underactuation degree of one