University of Puerto Rico at Mayagüez Institutional Repository
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Efectos del ajo morado gigante del mediterráneo y del orégano como antimicrobianos en la dieta de pollos parrilleros: Un estudio sobre su crecimiento
No full textDisease is an inevitable challenge for any living being. For decades, antibiotics and natural remedies have been used to treat it. In the poultry industry, the use of pharmaceuticals is not always regulated, resulting in improper dosages that foster microbial resistance in animals and humans, as seen with penicillin and ampicillin. This challenge has motivated the search for natural alternatives, including dietary supplements, to improve animal health and reduce antibiotic use. This study analyzed the antimicrobial effects of purple garlic and oregano in the diet of broiler chickens. Oregano (Origanum vulgare) enhances diet palatability, increasing consumption and weight in chickens. Its antimicrobial action helps maintain animal health. Purple garlic (Allium sativum L.) rich in organosulfur compounds such as allicin, it is noted for its antimicrobial properties. Benefits include reduced mortality, flock uniformity, improved cardiovascular function, and decreased issues like lameness. The supplement studied, Zooallium, combines these two natural ingredients from Spain. This approach for this study could revolutionize poultry production by promoting optimal weight gain and reducing reliance on antibiotics.La enfermedad es un desafío inevitable para cualquier ser vivo. Durante décadas, se han usado antibióticos y remedios naturales para tratarla. En la industria avícola, el uso de fármacos no siempre está regulado, resultando en dosis inapropiadas que fomentan la resistencia microbiana en animales y humanos, como en los casos de penicilina y ampicilina. Este desafío ha motivado la búsqueda de alternativas naturales, como los suplementos dietéticos, para mejorar la salud animal y reducir el uso de antibióticos. Este estudio analizó el efecto antimicrobiano del ajo morado y el orégano en la dieta de pollos parrilleros. Orégano (Origanum vulgare) mejora la palatabilidad de la dieta, aumentando el consumo y el peso de las aves. Su acción antimicrobiana ayuda a mantener a los animales sanos. Ajo morado (Alliumsativum L.) rico en compuestos organosulfurados como la alicina, destaca por su capacidad antimicrobiana. Entre sus beneficios destacan la reducción de la mortalidad, una mayor uniformidad en las parvadas, mejoras en la función cardiovascular y una disminución de problemas como la cojera. El suplemento investigado, Zooallium, combina estos dos ingredientes naturales, originarios de España. El enfoque de este estudio podría revolucionar la producción avícola al promover una ganancia de peso óptima y una menor dependencia de antibióticos.Investigación financiada por el programa de Ciencia Animal en el Departamento de Ciencias Agrícolas en la Universidad de Puerto Rico recinto Universitario de Mayagüez.Fall202
Efecto de la suplementación de suero ácido de queso blanco del país en la alimentación de cerdos durante la lactancia y post-destete en condiciones de clima tropical
No full textThe effect of cheese whey supplementation in swine diets at two different phases, pre-weaning and post-weaning was evaluated. On day seventh of lactation and during the next four weeks of the pre-weaning phase, eight litters randomly received one of the following: dry nursery feed + liquid cheese whey supplementation (SS); or dry nursery feed only (DC). The litters were balanced with 12 pigs per litter. For the post-weaning phase, twelve weanlings from five different litters were selected and randomly assigned to one of the following dietary treatments: dry concentrated commercial feed (DC); dry concentrated commercial feed + liquid cheese whey supplementation (SS); and a slurry of dry concentrated commercial feed with liquid cheese whey (DS). Pigs were
allotted individually with a total of four pigs per treatment. Diets were offered for four weeks after weaning and data was collected over a 10-week period after weaning. During the pre-weaning phase, no significant differences (P>0.05) in weight gain were observed between the groups; however, the SS group showed a lower intake of dry nursery feed (P≤0.05) during the total phase. Meanwhile in the post-weaning phase, no statistically significant differences were found (P>0.05) between the treatments for weight gain, feed consumption and feed efficiency or conversion. These findings suggests that supplementation of liquid cheese whey in pigs during lactation and post weaning can be considerate and should be further evaluated as an alternative to reduce the higher feeding costs during these phases, since it did not adversely affect their development or growth. This might be an economical and nutritious alternative for pig supplementation in Puerto Rico.El efecto de la suplementación con suero de queso en dietas para cerdos en dos fases diferentes, lactancia y post-destete fue evaluado. El séptimo día de lactancia y durante las siguientes cuatro semanas de la fase de lactancia, ocho lechigadas recibieron aleatoriamente uno de los siguientes: alimento de cría seco + suplementación con suero de queso líquido (SS); o alimento de cría seco únicamente (DC). Las lechigadas fueron balanceadas con 12 cerdos por lechigada. Para la fase post-destete, doce cerditos recién destetados de cinco lechigadas diferentes fueron seleccionados y asignados aleatoriamente a uno de los siguientes tratamientos dietéticos: alimento concentrado comercial seco (DC); alimento concentrado comercial seco + suplementación con suero de queso líquido (SS); y una mezcla de alimento concentrado comercial seco con suero de queso líquido (DS). Los cerdos fueron alojados individualmente con un total de cuatro cerdos por tratamiento. Las dietas fueron ofrecidas por cuatro semanas después del destete y se recopilaron
datos durante un período de 10 semanas después del destete. Durante la fase de lactancia, no se observaron diferencias significativas (P>0.05) para la ganancia en peso entre los grupos; sin embargo, el grupo SS mostró un menor consumo de alimento de cría seco (P≤0.05) para el total de la fase. Mientras tanto, en la fase post-destete, no se encontraron diferencias estadísticamente significativas (P>0.05) entre los tratamientos para ganancia en peso, consumo de alimento y eficiencia o conversión alimenticia. Estos hallazgos sugieren que la suplementación con suero de queso líquido en cerdos durante la lactancia y post-destete puede ser considerado y amerita más evaluación como una alternativa para reducir los altos costos de alimentación durante estas fases, ya que no afectó adversamente su desarrollo o crecimiento. Este podría convertirse en una alternativa económica y nutritiva para la suplementación de cerditos en Puerto Rico.Fall202
Chitosan dissolved in acidic solutions for drinking water treatment: TOC removal, and chlorination metrics—demand, residual, and breakpoint
No full textNatural organic matter in surface waters represents a critical challenge for drinking water treatment
due to its interaction with chlorinated disinfectants and the subsequent formation of regulated
disinfection by-products by the United States Environmental Protection Agency. This research
addressed this issue by evaluating chitosan, a natural cationic biopolymer, as a sustainable
alternative to conventional coagulants and as a complementary agent to improve disinfection
performance. The purpose of the study was to determine whether acidic chitosan solutions could
enhance organic matter removal, reduce the chlorine dose required to achieve breakpoint
chlorination, and maintain effective microbial control. The research was divided into two
experimental phases. In the first phase, jar tests were conducted using raw water from the Río
Grande de Añasco, Puerto Rico at three turbidity levels (403, 1220, and 5038 nephelometric
turbidity units (NTU). Total organic carbon dissolved organic carbon, and ultraviolet absorbance
at 254 nm were monitored to evaluate the removal of natural organic matter. Total organic carbon
removals ranged from 45.8% to 74.3%, exceeding the minimum levels required by the
Environmental Protection Agency for those raw water conditions. The highest performance was
observed in high-turbidity water treated with chitosan–L-ascorbic acid. Dissolved carbon and
absorbance reductions followed similar trends, reaching up to 76.4% and 76.2%, respectively,
while the estimated trihalomethane formation potential decreased by as much as 81.6%. In the
second phase, chlorine demand and residual chlorine curves were developed for two turbidity
levels (236 and 2556 NTU). The qualitative coliform presence–absence tests was also performed
to assess chitosan effectiveness during chlorination process. All acidic chitosan formulations
advanced the onset of breakpoint chlorination and reduced the chlorine dose required (3.0–4.2
mg/L) compared with the control (5.1 mg/L), while maintaining residual chlorine concentrations
above the regulatory minimum of 0.2 mg/L. Overall, chitosan exhibited performance comparable
to aluminum-based coagulants but offered additional environmental benefits, including
biodegradability, synergy with chlorine, and reduced disinfection by-products formation risk.
Future research should focus on kinetic modelling of chitosan–acid and chlorine interactions. The
pilot-scale continuous filtration studies can be performed to correlate reduced chlorine demand
with residual disinfectant stability and disinfection by-products formation under full-scale
operational conditions.La materia orgánica natural presente en las aguas superficiales representa un desafío crítico para el tratamiento de agua potable debido a su interacción con los desinfectantes clorados y la subsecuente formación de subproductos de desinfección regulados por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos. Esta investigación abordó dicho problema mediante la evaluación del quitosano, un biopolímero catiónico natural, como alternativa sostenible a los coagulantes convencionales y como agente complementario para mejorar la eficiencia del proceso de desinfección con hipoclorito de sodio. El propósito del estudio fue determinar si las soluciones ácidas de quitosano podían aumentar la remoción de materia orgánica, reducir la dosis de cloro necesaria para alcanzar el punto de ruptura y mantener un control microbiológico efectivo. La investigación se dividió en dos fases experimentales. En la primera fase se realizaron pruebas de jarras utilizando agua cruda del Río Grande de Añasco (Puerto Rico) a tres niveles de turbidez (403, 1220 y 5038 unidades nefelométricas de turbidez, NTU). Se evaluó la remoción de carbono orgánico total, carbono orgánico disuelto y absorbancia ultravioleta a 254 nm. Las remociones de carbón orgánico total oscilaron entre 45.8 % y 74.3 %, superando los niveles mínimos requeridos por la EPA para esas condiciones de agua cruda. El mejor desempeño se observó en el agua de alta turbidez tratada con quitosano–ácido L-ascórbico. Las reducciones de carbono orgánico disuelto y absorbancia siguieron tendencias similares, alcanzando hasta 76.4 % y 76.2 %, respectivamente, mientras que el potencial estimado de formación de trihalometanos se redujo hasta en 81.6 %. En la segunda fase se desarrollaron curvas de demanda y residual de cloro para dos niveles de turbidez (236 y 2556 NTU), junto con ensayos de presencia–ausencia de coliformes para evaluar la efectividad del quitosano en el proceso de desinfección. Todas las formulaciones de quitosano–ácido adelantaron el inicio del punto de ruptura y redujeron la dosis de cloro necesaria (3.0–4.2 mg/L) en comparación con el control (5.1 mg/L), manteniendo concentraciones residuales por encima del mínimo reglamentario de 0.2 mg/L. En conjunto, el quitosano mostró un desempeño comparable al de los coagulantes basados en aluminio, pero con beneficios ambientales adicionales, incluyendo biodegradabilidad, sinergia con el cloro y menor riesgo de formación de subproductos de desinfección. Futuros trabajos deberán enfocarse en el modelado cinético de las interacciones entre los complejos de quitosano–ácido y los oxidantes clorados. Estudios pilotos de filtración continua que correlacionen la reducción de la demanda de cloro con la estabilidad del residual desinfectante y la formación real de subproductos de desinfección en condiciones operacionales a escala de planta.USDA-NIFA-HSI award numbers 2020-38422-32258Fall202
A preliminary study on quantum digital twins for IoT-enabled disaster management
No full textThis slide deck corresponds to the presentation delivered as a part of ISICN Conference held in San Juan between March 17-19, 2025.Natural disasters in large scale such as the wildfires in Los Angeles, and hurricanes results affects the global economy and livelihood greatly in addition to massive losses to human and cattle lives. Despite the presence of efficient disaster management systems such disasters are occurring frequently. With the advent of quantum computing numerous research works focus on the development of quantum digital twin (QDT) for improving the accuracy as well as the efficiency of the existing disaster management systems. However, most of the existing works on QDT suffer from limitations such as focus on particular disaster, and expensive. Therefore, through this work we intend to study the idea of developing a multi-hazard QDT that is cost-efficient, effective, and adaptable to meet the growing requirements. A four-layer based QDT system is proposed and studied in this paper. Preliminary evaluation results are included in this work to highlight the need of a multi-hazard QDT systems
Entrevista de historia oral con Edgardo Miranda Rodríguez, 7 de marzo de 2025
No full textIn this interview, artist, writer, organizer, and philanthropist Edgardo Miranda Rodríguez discusses his earliest memories of Puerto Rico as coming from the stories that his Diasporican mother told him while he was growing up in the United States. He tells the story of moving to Puerto Rico as an early adolescent, describing what it was like to move from a highly urbanized environment in which education was privileged to an extremely rural setting with few educational opportunities. While he moved around a great deal during his time in Puerto Rico, he emphasized the love and support that he received from family members and how much the culture influenced him as he created the mythology for his graphic novels in the series, La Borinqueña. Edgardo continues by explaining what patria means to him in terms of an internalized feeling of love and enthusiasm for his culture and discussing the impacts of climate change on this community. The interview culminates with an expression of hope for investing in la tierra in a way that would create an art and education experience for the young people of Puerto Rico.En esta entrevista, el artista, escritor, organizador y filántropo Edgardo Miranda Rodríguez habla de sus primeros recuerdos de Puerto Rico a partir de las historias que su madre, quein formo parte de la diaspora Puertorriqueña. le contaba mientras crecía en Estados Unidos. Edgardo nos cuenta la historia de su traslado a Puerto Rico cuando era un adolescente, describiendo cómo fue relocalizarse de un entorno altamente urbanizado en el que la educación era privilegiada a un entorno extremadamente rural con escasas oportunidades educativas. Aunque se mudó mucho durante su permanencia en Puerto Rico, hizo énfasis en el amor y el apoyo que recibió de los miembros de su familia y en lo mucho que la cultura le influyó a la hora de crear la mitología de sus novelas gráficas de la serie La Borinqueña. Edgardo continúa explicando lo que significa para él la patria en términos de un sentimiento interiorizado de amor y entusiasmo por su cultura y hablando de las repercusiones del cambio climático en esta comunidad. La entrevista culmina con una expresión de esperanza, con una de invertir en la tierra de forma que se cree una experiencia artística y educativa para los jóvenes de Puerto Rico
TiO2-based adsorption platform for non-invasive capture and quantification of MSC-derived secretome biomarkers
No full textThis thesis evaluated a titanium dioxide (TiO2)-based batch adsorption platform for the non-invasive capture and quantification of secretome-associated biomarkers indicative of cell culture status in mesenchymal stem/stromal cell (MSC) systems. Leveraging TiO2’s affinity for phosphate-containing biomolecules, the approach aimed to provide a simple, low-cost method to enrich phosphatidylcholine (PC) and extracellular ribonucleic acid (exRNA) directly from secretomes. Standardized green fluorescent protein (GFP) labeled extracellular vesicles (EVs) were first used to benchmark adsorption behavior, confirming phosphate-mediated capture independently of TiO2 morphology. The workflow was then applied to human embryonic kidney 293T (HEK293T) secretomes as a reporter model and subsequently extended to MSC-derived secretomes. Adsorption performance was assessed under serum-supplemented, serum-free, protein-supplemented, and preconditioned conditions, including ultracentrifuged fractions. Preconditioning and sample concentration enabled the removal of serum, protein, and phenol red supplements, which markedly reduced background interference and enhanced biomarker enrichment. Under these optimized conditions, TiO2 enabled consistent PC capture, whereas exRNA recovery remained limited, likely reflecting its lower abundance, stability, and accessibility within complex secretomes. Collectively, these findings define the operational limits and matrix-dependent constraints of TiO2-mediated adsorption in MSC culture systems and demonstrate its bench-scale feasibility as a practical, low-cost method for secretome analysis and real-time monitoring of cell culture dynamics.Esta tesis evaluó una plataforma de adsorción por lotes basada en dióxido de titanio (TiO2) para la captura y cuantificación no invasiva de biomarcadores del secretoma que reflejan el estado del cultivo en sistemas de células madre/estromales mesenquimales (MSCs). Aprovechando la afinidad del TiO2 por biomoléculas con grupos fosfato, se evaluó un método sencillo y de bajo costo para enriquecer fosfatidilcolina (PC) y ácido ribonucleico extracelular (exRNA) directamente desde secretomas. Como validación inicial, se emplearon vesículas extracelulares (EVs) marcadas con GFP para estandarizar el comportamiento de adsorción, confirmando una captura mediada por fosfato independientemente de la morfología del TiO2. El flujo de trabajo se aplicó luego a secretomas derivados de células HEK293T como modelo reportero y posteriormente a secretomas de MSCs. El desempeño de adsorción se evaluó bajo condiciones con suero, sin suero, suplementadas con proteínas y preacondicionadas, incluyendo fracciones ultracentrifugadas. El preacondicionamiento y la concentración de las muestras permitieron remover suero, proteínas y rojo de fenol, reduciendo la interferencia de fondo y mejorando el enriquecimiento de biomarcadores. En estas condiciones optimizadas, TiO2 permitió una captura consistente de PC, mientras que la recuperación de exRNA permaneció limitada, posiblemente debido a su menor abundancia, estabilidad y accesibilidad en matrices complejas. En conjunto, los resultados establecen los límites operacionales y las restricciones dependientes de la matriz que rigen la adsorción mediada por TiO2 y demuestran su viabilidad a escala de laboratorio como un método práctico y económico para el análisis del secretoma y el monitoreo en tiempo real de la dinámica del cultivo.This work was supported by the National Science Foundation (NSF) Engineering Research Center (ERC) for Cell Manufacturing Technologies (CMaT) under grant No. EEC-1648035, and by the Puerto Rico Science, Technology & Research Trust under the Advanced Research Grant (ARG) program No. ARG-2024-00183. Additional support was provided by an Institutional Development Award (IDeA) from the National Institute of General Medical Sciences of the National Institutes of Health (NIH) under grant No. P20 GM103475-20. The content is solely the responsibility of the authors and does not necessarily represent the official views of the NIH.Fall202
Photogrammetry to quantify the structural complexity provisioning by deep-sea corals
No full textStructural complexity is a key ecosystem function that enhances biodiversity, habitat availability, and ecological interactions. Keystone taxa like deep-sea corals play major roles in generating this complexity, yet quantifying their contributions remains challenging. We developed a novel method to assess the structural contributions of Hawaiian deep-sea corals at the Keāhole Precious Coral Gardens (natural reef) and the I-201 Submarine (artificial reef) by generating 3D models from high-resolution imagery and digitally removing corals to compare structural complexity (defined as the ratio of 3D to 2D surface area) between original and coral-free models. We evaluated site-level coral contributions, taxa-specific complexity, observer bias in volume estimates due to canopy effects, and scale dependence of structural complexity. Corals enhanced structural complexity by 13% at Keāhole and 3% at Submarine. Taxa-specific contributions varied: Kulamanamana haumeaae and Paracalyptrophora hawaiiensis at Keāhole generated higher complexity per unit height than Narella spp. at the Submarine. Canopy-related observer bias in 2D orthomosaics obscured over 50% of coral volume at Keāhole, compared to less than 3% at Submarine, highlighting limitations of 2D analysis in structurally complex habitats. Structural complexity increased exponentially at finer scales, with coral influence detectable at areas smaller than 10 cm². This method provides a non-invasive approach to quantify the structural role of habitat-forming taxa and can be applied across ecosystems to assess how keystone species shape habitat structure and biodiversity.La complejidad estructural es una función clave del ecosistema que mejora la biodiversidad, la disponibilidad de hábitat y las interacciones ecológicas. Taxones clave como los corales de aguas profundas desempeñan un papel fundamental en generar esta complejidad, aunque cuantificar sus aportes sigue siendo un desafío. Desarrollamos un método novedoso para evaluar las contribuciones estructurales de corales hawaianos en dos sitios: el arrecife natural Keāhole Precious Coral Gardens y el arrecife artificial del Submarino I-201. Generamos modelos 3D a partir de imágenes de alta resolución y eliminamos digitalmente los corales para comparar la complejidad structural (definida como la relación entre el área 3D y el área 2D) entre modelos originales y sin corales. Evaluamos las contribuciones a nivel de sitio, diferencias específicas por taxón, sesgos de observador en estimaciones de volumen por efectos de dosel y la dependencia de escala de la complejidad estructural. Los corales aumentaron la complejidad estructural en un 13 % en Keāhole y un 3 % en el Submarino. Las contribuciones variaron según el taxón: Kulamanamana haumeaae y Paracalyptrophora hawaiiensis generaron mayor complejidad por unidad de altura que Narella spp. en el Submarino. El sesgo de observador en ortomosaicos 2D ocultó más del 50 % del volumen en Keāhole debido a salientes complejos, en contraste con menos del 3 % en el Submarino. La complejidad estructural aumentó exponencialmente a escalas más finas, siendo detectables los efectos de los corales en áreas menores a 10 cm². Este enfoque no invasivo puede aplicarse para evaluar el papel estructural de especies clave en distintos ecosistemas.We would like to thank the crew and scientific team aboard the EV Nautilus for their invaluable support during the NA156 Expedition (October 22 – November 5, 2023). This research was made possible through the funding provided by the Office of Naval Research Grant N000142312743 awarded to TAC. We also thank the Department of Marine Sciences for their financial, structural, logistical, and personnel support throughout my academic activities and the development of this research.Spring202
Erosion and sedimentation in the Gray River Basin, Haiti
No full textSoil erosion and sediment transport are critical concerns in tropical watersheds, where steep terrain, intense rainfall, and rapid land-use change accelerate land degradation. In Haiti, deforestation, fragile soils, and expanding urbanization increase sediment mobilization, reduce channel capacity, and heighten downstream flood risks. This study quantifies sediment yield and evaluates erosion dynamics in the Gray River watershed, a strategic basin serving densely populated areas of the Cul-de-Sac region in Port-au-Prince. An integrated modeling framework using HEC-HMS coupled with MUSLE was applied to estimate runoff-driven sediment production from 2000 to 2020. Physiographic inputs including slope, soils, land cover, and vegetation indices were derived from public datasets and processed in GIS. The model estimated a mean annual sediment yield of 15.75 tons/ha/yr, consistent with values reported for highly erodible tropical basins. Sediment production was highest in the upper basin, driven by steep slopes and sparse vegetation. Sensitivity analysis identified soil erodibility (K), slope factors (LS), and land cover (C) as dominant controls. These findings support targeted watershed-management and risk-reduction strategies.La erosión del suelo y el transporte de sedimentos son problemas críticos en cuencas tropicales, donde la topografía empinada, las lluvias intensas y los cambios acelerados en el uso del suelo incrementan la degradación. En Haití, la deforestación, la fragilidad de los suelos y la expansión urbana aumentan la movilización de sedimentos, reducen la capacidad de los cauces y elevan el riesgo de inundaciones. Este estudio cuantifica el rendimiento de sedimentos y evalúa la dinámica erosiva en la cuenca del río Gray, una cuenca estratégica que abastece a comunidades densamente pobladas de la región de Cul-de-Sac en Puerto Príncipe. Se aplicó un marco integrado de modelación utilizando HEC-HMS acoplado con MUSLE para estimar la producción de sedimentos inducida por escorrentía entre 2000 y 2020. Los parámetros fisiográficos: pendiente, tipos de suelo, cobertura y vegetación se obtuvieron de datos públicos y se procesaron en SIG. El modelo estimó un rendimiento promedio de 15.75 t/ha/año, con mayor producción en la parte alta de la cuenca. El análisis de sensibilidad destacó la erodabilidad del suelo (K), el factor de pendiente (LS) y la cobertura (C) como controles dominantes. Estos resultados apoyan estrategias de manejo y reducción de riesgos.USGS Water Resources Research Act programFall202
GC-MS phytochemical profiling, toxicity assessment, and bioinsecticide potential of the leaf extracts from three medicinal plants of Puerto Rican folklore
No full textMedicinal plants are known to synthesize biologically active secondary metabolites that can be derived as natural product formulations for many applications, depending on their biological activities. Botanical insecticides are emerging as a promising solution for crop protection since they minimize concerns related to environmental pollution and insect resistance due to their natural origin. Leaf extracts from the folkloric medicinal plants Mammea americana L. (Calophyllaceae), Genipa americana L. (Rubiaceae), and Pluchea carolinensis (Jacq.) Don (Asteraceae) were obtained through micro-Soxhlet Extraction and subjected to Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) analysis to identify their phytochemical composition. Phytocompounds with antibacterial, anti-inflammatory, anticancer, antioxidant, cytotoxic and insecticidal-related activities, including other pharmacological properties, were identified in these extracts. GC-MS profiling revealed that M. americana leaf extracts were mainly composed of sesquiterpenes, carboxylic acids, coumarins, and others, those of G. americana by carboxylic acids, esters, steroids, and others, while those of P. carolinensis were principally constituted by sesquiterpenes, sesquiterpenoids, triterpenoids, among other phytochemicals. Toxicity assessment through brine shrimp lethality tests proved the potential pesticidal activity of M. americana leaf extracts, which resulted highly toxic to Artemia salina. The dichloromethane extract (MAD) had the lowest LC50 value (8.39 μg/mL), followed by the methanol extract (MAM, 11.66 μg/mL) and the chloroform extract (MAC, 12.67 μg/mL). Two of the three leaf extracts of G. americana resulted toxic to A. salina with the chloroform extract being the most toxic (GAC, 92.85 μg/mL) followed by the dichloromethane extract (GAD, 485.46 μg/mL), while only the chloroform extract of P. carolinensis (PCC, 375.29 μg/mL) resulted toxic. Contact toxicity bioassays against the striped mealybugs Ferrisia sp. (Hemiptera: Pseudococcidae) demonstrated that the highest insecticidal efficacy was for M. americana methanolic extract (LC50 = 5.90 mg/mL after 48 h), which was followed by G. americana chloroform extract (LC50 = 7.89 mg/mL after 24 h) and by M. americana dichloromethane extract (LC50 = 9.86 mg/mL after 24 h), against these insects of highly negative economic impact on agriculture. This is the first study that evaluates the insecticidal activity of leaf extracts from these three medicinal plants against the striped mealybugs, providing valuable insights into using plant-derived natural products in pest control.Se conoce que las plantas medicinales sintetizan metabolitos secundarios biológicamente activos que pueden derivarse en formulaciones como productos naturales para diversas aplicaciones, dependiendo de sus actividades biológicas. Los insecticidas botánicos se perfilan como una solución prometedora para la protección de cultivos, ya que minimizan las preocupaciones relacionadas con la contaminación ambiental y la resistencia de los insectos debido a su origen natural. Los extractos de hojas de las plantas medicinales folclóricas Mammea americana L. (Calophyllaceae), Genipa americana L. (Rubiaceae) y Pluchea carolinensis (Jacq.) Don (Asteraceae) se obtuvieron mediante extracción micro-Soxhlet y se sometieron a análisis por Cromatografía de Gases-Espectrometría de Masas (GC-MS) para identificar su composición fitoquímica. En estos extractos se identificaron fitocompuestos con actividad antibacteriana, antiinflamatoria, anticancerígena, antioxidante, citotóxica e insecticida, incluyendo otras propiedades farmacológicas. El perfil GC-MS reveló que los extractos de hojas de M. americana estaban compuestos principalmente de sesquiterpenos, ácidos carboxílicos, cumarinas y otros, los de G. americana por ácidos carboxílicos, ésteres, esteroides y otros, mientras que los de P. carolinensis estaban constituidos por sesquiterpenos, sesquiterpenoides, triterpenoides, entre otros fitoquímicos. La evaluación de toxicidad mediante pruebas de letalidad en artemia demostró la posible actividad pesticida de los extractos de hojas de M. americana, que resultaron altamente tóxicos para Artemia salina. El extracto de diclorometano (MAD) tuvo el valor CL50 más bajo (8.39 μg/mL), seguido del extracto de metanol (MAM, 11.66 μg/mL) y el extracto de cloroformo (MAC, 12.67 μg/mL). Dos de los tres extractos de hojas de G. americana resultaron tóxicos para A. salina, siendo el extracto de cloroformo el más tóxico (GAC, 92.85 μg/mL), seguido del extracto de diclorometano (GAD, 485.46 μg/mL), mientras que solo el extracto de cloroformo de P. carolinensis (PCC, 375.29 μg/mL) resultó tóxico. Los bioensayos de toxicidad por contacto contra las cochinillas rayadas Ferrisia sp. (Hemiptera: Pseudococcidae) demostraron que la mayor eficacia insecticida fue para el extracto metanólico de M. americana (CL50 = 5.90 mg/mL tras 48 h), seguido del extracto clorofórmico de G. americana (CL50 = 7.89 mg/mL tras 24 h) y del extracto diclorometánico de M. americana (CL50 = 9.86 mg/mL tras 24 h), contra estos insectos de gran impacto económico en la agricultura. Este es el primer estudio que evalúa la actividad insecticida de los extractos de hojas de estas tres plantas medicinales contra las cochinillas rayadas, aportando información valiosa sobre el uso de productos naturales de origen vegetal en el control de plagas.Spring202
Computationally efficient modeling and understanding of supersonic and hypersonic boundary layers
No full textThe next generation of space-access and high-speed aircraft demands reliable prediction of the energetic flows that envelop vehicles at Mach > 3. Wave-drag reduction, management of intense aerodynamic heating, and control of curvature-induced shocks and separations all hinge on robust models of compressible turbulent boundary layers. This dissertation addresses those challenges through four integrated thrusts:
1. High-throughput post-processing of multi-terabyte simulations
2. Data-augmented turbulence closures for near-wall compressible flows
3. Direct and large-eddy simulations (DNS/LES) of curved-wall boundary layers
4. Adaptive slip/jump boundary conditions that bridge continuum and quasi-rarefied regimes
To enable routine analysis of petascale data, specialized out-of-core libraries are developed that exploit asynchronous I/O, pipeline concurrency, and hardware-aware optimizations. The software achieves strong scaling to O(10^4) central processing units (CPUs) or graphics processing units (GPUs) while automating spectra, two-point correlations, and other turbulence diagnostics. A performance-portable particle-advection framework then extracts Lagrangian coherent structures (LCS), revealing mixing barriers and chaotic transport in strongly compressible layers. Building on these tools, a hybrid algebraic–machine-learning closure reproduces key statistics in canonical supersonic tests, demonstrating a viable path toward data-driven modeling. DNS/LES of Mach 2.5–10 boundary layers over convex and concave surfaces show how streamline curvature modulates production, intermittency, and heat transfer: concave geometries amplify turbulence and wall loads, whereas convex walls promote partial relaminarization under favorable pressure gradients. Finally, an adaptive slip boundary condition that senses local Knudsen number is implemented and validated against experiments and direct simulation Monte Carlo (DSMC) calculations, reducing shock-layer thickness and peak heating without empirical tuning. Collectively, these contributions advance large-scale post-processing, data-driven closure development, and near-continuum boundary-layer theory, enhancing the design toolkit for future aerospace systems operating in supersonic and hypersonic environments.La próxima generación de sistemas de acceso al espacio y de aeronaves de alta velocidad exige predicciones confiables de los flujos energéticos que envuelven los vehículos a Mach > 3. La reducción de la resistencia por ondas, el intenso calentamiento aerodinámico y el control de choques y separaciones inducidos por curvatura dependen de modelos robustos de capas límite turbulentas compresibles. Esta disertación aborda esos desafíos mediante cuatro líneas:
1. Posprocesamiento de alto rendimiento de simulaciones multiterabyte
2. Cierres de turbulencia aumentados con datos para flujos compresibles próximos a la pared
3. Simulaciones directa y de grandes escalas (DNS/LES) de capas límite curvas
4. Condiciones de contorno adaptativas de deslizamiento/salto que conectan el régimen continuo y el cuasi-rarefacto
Para análisis a petascala se desarrollan bibliotecas fuera de núcleo que explotan E/S asincrónica, concurrencia de tuberías y optimizaciones de hardware. El software escala hasta O(10^4) procesadores (CPU o GPU), automatizando espectros, correlaciones de dos puntos y otros diagnósticos de turbulencia. Un marco de advección de partículas extrae estructuras coherentes lagrangianas (LCS), revelando barreras de mezcla y transporte caótico en capas compresibles. Apoyándose en estas herramientas, un cierre híbrido algebraico–aprendizaje automático reproduce estadísticas clave en pruebas supersónicas canónicas. DNS/LES de Mach 2.5–10 sobre superficies convexas y cóncavas muestran cómo la curvatura modula la producción, la intermitencia y la transferencia de calor: las geometrías cóncavas amplifican la turbulencia y las cargas en la pared, mientras que las superficies convexas favorecen la relaminarización parcial bajo gradientes de presión favorables. Finalmente, una condición de deslizamiento adaptativa que detecta el número de Knudsen local se implementa y valida contra experimentos y simulaciones directas de Monte Carlo (DSMC), reduciendo el grosor de la capa de choque y el calentamiento máximo sin ajustes empíricos. En conjunto, estas contribuciones avanzan el posprocesamiento a gran escala, el desarrollo de cierres basados en datos y la teoría de capas límite cercana al continuo, ampliando las herramientas de diseño para futuros sistemas aeroespaciales supersónicos e hipersónicos.This material is based upon work supported by the National Science Foundation under grants \#2314303, HRD-1906130, DGE-2240397. This material is based on research sponsored by the Air Force Research. Laboratory, under agreement number FA9550-23-1-0241. This work was supported in part by a grant from the DoD High-Performance Computing Modernization Program (HPCMP).Spring202