Tesis Doctorals en Xarxa
Not a member yet
46997 research outputs found
Sort by
Caterina Albert/Víctor Català (1869-1966), biografia intel·lectual i literària
No full textCotutela Universitat de Girona i Université de Perpignan Via DomitiaThe thesis Caterina Albert/Víctor Català (1869-1966), intellectual and literary biography analyzes the professional career of the writer Víctor Català, from its beginnings, at the end of the 19th century, to the 1950s. It brings to light unpublished documents that show various aspects of her path as a writer, draftsman, painter and sculptor and also as an archaeologist.
It is divided into five parts: the first part explains who Caterina Albert’s paternal and maternal family were, what influence they had on her, the training she had, her autodidactism, her library, her activity as a painter, draftsman and sculptor, the first literary collaborations in the press under various pseudonyms and the relationship she had with the Floral Games in Figueres, in 1888, and with the Florals Games, in Olot, in 1898
The second part analyzes Víctor Català’s activity during Modernism and, in particular, the press reception of the books Lo cant dels mesos (1901), 4 Monòlegs (1901), Drames rurals (1902), Ombrívoles (1904), Solitud (1905), Llibre Blanc (1905), Caires vius (1907). Also the relationship he had with Barcelona, with Fèlix Clos, his literary representative, with Àngel Guimerà, with Joan Maragall, with Narcís Oller, with Carme Kkarr and Dolors Monserdà and with La Renaixensa, Joventut i Ilustració Catalana.
The third part analyzes Víctor Català's public activity as president of the Barcelona Floral Games in 1917, as a member of the Catalan Language Academy and the Royal Academy of Fine Arts, as well as the relationship that to have with l'Escala, with the Floral Games of this town, the Ateneus and the Escalan magazine Costa Brava. Also his activity as a lecturer.
The fourth part studies the writer’s relationship with Noucentism and, specifically, the reception of La Mare Balena (1920), Un film (1926), Marines (1929) and Contrallums (1930). It also makes known the structure and subject matter of the unpublished poetry collections left by Víctor Català. And, at the end, this part explains what Víctor Català did for Civil War.
The fifth and last part analyzes the activity of the writer during the post-war period: the reception of Retablo (1944), of Mosaic (1946) and the professional relationship she had with the publishing house Selecta, and specifically, the reception of the books Vida mòlta (1950) and Jubileu (1951). It also explains the repercussion of the creatio of the Víctor Català prize, in 1953, created by Selecta, as well as the writer’s relationship with the magazine Canigó and the reception that her death had in the press, on January 27, 1966.
The annex is important because it introduces unpublished manuscripts and typescripts by Víctor CatalàLa tesi Caterina Albert/Víctor Català (1869-1966), biografia intel·lectual i literària analitza la trajectòria professional de l’escriptora Víctor Català, des dels seus inicis, a finals del segle XIX, fins als anys cinquanta del segle XX. Treu a la llum documents inèdits que mostren diversos aspectes del seu camí com a escriptora, dibuixant, pintora i escultora i també com a arqueòloga.
Està dividida en cinc parts: la primera part explica qui va ser la família paterna i materna de Caterina Albert, quina influència van tenir en ella, la formació que va tenir, el seu autodidactisme, la seva biblioteca, la seva activitat com a pintora, dibuixant i escultora, les primeres col·laboracions literàries a la premsa amb diversos pseudònims i la relació que va tenir amb el Certamen literari de Figueres, el 1888, i amb els Jocs Florals d’Olot, el 1898.
La segona part analitza l’activitat de Víctor Català durant el Modernisme i, en concret, la recepció que van tenir a la premsa els llibres Lo cant dels mesos (1901), 4 Monòlegs (1901), Drames rurals (1902), Ombrívoles (1904), Solitud (1905), Llibr Blanc (1905) i Caires vius (1907). També la relació que va tenir amb Barcelona, amb Fèlix Clos, el seu representant literari, amb Àngel Guimerà, amb Joan Maragall, amb Narcís Oller, amb Carme Karr i Dolors Monserdà i amb La Renaixensa, Joventut i Ilustració Catalana.
La tercera part analitza l’activitat pública de Víctor Català com a presidenta en els Jocs Florals de Barcelona, el 1917, com a membre de l’Acadèmia de la Llengua Catalana i de la Reial Acadèmia de Bones Lletres, així com la relació que va tenir amb l’Escala, amb els Jocs Florals d’aquesta població, els Ateneus i la revista escalenca Costa Brava. També la seva activitat com a conferenciant.
La quarta part estudia la relació de l’escriptora amb el Noucentisme i, en concret, la recepció de La Mare Balena (1920), Un film (1926), Marines (1929) i Contrallums (1930). També dona a conèixer l’estructura i temàtica dels poemaris inèdits que ha deixat Víctor Català. I, acaba, explicant la relació de Víctor Català amb la Guerra Civil.
La cinquena i última part analitza l’activitat de l’escriptora durant la postguerra: la recepció de Retablo (1944), de Mosaic (1946) i la relació professional que va tenir amb l’editorial Selecta, i en concret, la recepció que van tenir els llibres Vida mòlta (1950) i Jubileu (1951). També explica la repercussió de la creació del premi Víctor Català, el 1953, creat per Selecta, així com la relació de l’escriptora amb la revista figuerença Canigó i la recepció que va tenir a la premsa la seva mort el 27 de gener de 1966.
L’annex és important perquè dona a conèixer manuscrits i mecanoscrits inèdits de Víctor CatalàPrograma de Doctorat en Ciències Humanes, del Patrimoni i de la Cultur
Evaluación del impacto formativo en egresados del bachillerato técnico en informática en Paraguay
No full textAquest estudi avalua l’impacte de la formació impartida als titulats del Batxillerat Tècnic en Informàtica (BATIN) a Paraguai, considerant dimensions curriculars, pedagògiques i sociolaborals vinculades a la seva trajectòria educativa i laboral. S’adopta un enfocament metodològic mixt de tipus convergent, amb un disseny descriptiu-interpretatiu i l’aplicació d’estratègies de triangulació de mètodes, dades i actors.
La població objectiu va incloure docents, ocupadors i titulats del BATIN. Es va treballar amb una mostra intencionada d’institucions educatives del Departament Central i una convocatòria nacional oberta a través de mitjans digitals. Es van utilitzar tres tècniques principals: anàlisi documental dels programes curriculars i plans institucionals, qüestionari estructurat aplicat a 253 titulats, i entrevistes semiestructurades a docents i ocupadors. Així mateix, es va dissenyar i validar un model d’avaluació de l’impacte formatiu mitjançant judici d’experts.
Els resultats evidencien un impacte positiu en el desenvolupament de competències tècniques, digitals i actitudinals, especialment en el pensament algorítmic, l’autonomia i la responsabilitat. Es van identificar debilitats estructurals com la poca articulació entre els nivells curriculars, limitacions tecnològiques i l’absència de directrius clares per a les pràctiques educatives laborals. També es constata una bretxa entre el perfil del titulat i les demandes reals del sector productiu.
Com a aportació principal, es proposa un model d’avaluació de l’impacte formatiu adaptable a diferents contextos educatius. Aquesta eina pretén retroalimentar processos institucionals i enfortir la pertinència de l’educació tècnica a Paraguai.Este estudio evalúa el impacto de la formación impartida a egresados del Bachillerato Técnico en Informática (BATIN) en Paraguay, considerando dimensiones curriculares, pedagógicas y sociolaborales vinculadas a su trayectoria educativa y laboral. Se adopta un enfoque metodológico mixto de tipo convergente, con diseño descriptivo-interpretativo y aplicación de estrategias de triangulación de métodos, datos y actores.
La población objetivo incluyó docentes, empleadores y egresados del BATIN. Se trabajó con una muestra intencionada de instituciones educativas del Departamento Central y una convocatoria nacional abierta a través de medios digitales. Se utilizaron tres técnicas principales: análisis documental de programas curriculares y planes institucionales, cuestionario estructurado aplicado a 253 egresados, y entrevistas semiestructuradas a docentes y empleadores. Asimismo, se diseñó y validó un modelo de evaluación de impacto formativo mediante juicio de expertos.
Los resultados evidencian un impacto positivo en el desarrollo de competencias técnicas, digitales y actitudinales, especialmente en pensamiento algorítmico, autonomía y responsabilidad. Se identificaron debilidades estructurales como la escasa articulación entre niveles curriculares, limitaciones tecnológicas y ausencia de lineamientos claros para las pasantías educativas laborales. También se constata una brecha entre el perfil del egresado y las demandas reales del sector productivo.
Como principal aporte, se propone un modelo de evaluación de impacto formativo adaptable a distintos contextos educativos. Esta herramienta busca retroalimentar procesos institucionales y fortalecer la pertinencia de la educación técnica en Paraguay.This study evaluates the impact of the training provided to graduates of the Technical Baccalaureate in Informatics (BATIN) in Paraguay, considering curricular, pedagogical, and socio-labor dimensions related to their educational and professional pathways. A mixed-methods convergent approach was adopted, with a descriptive-interpretative design and the application of triangulation strategies across methods, data, and stakeholders.
The target population included teachers, employers, and BATIN graduates. An intentional sample of educational institutions in the Central Department was used, along with a national open call through digital media. Three main techniques were employed: documentary analysis of curricular programs and institutional plans, a structured questionnaire administered to 253 graduates, and semi-structured interviews with teachers and employers. In addition, a formative impact evaluation model was designed and validated through expert judgment.
The results show a positive impact on the development of technical, digital, and attitudinal competencies, especially in algorithmic thinking, autonomy, and responsibility. Structural weaknesses were also identified, such as weak articulation between curricular levels, technological limitations, and the absence of clear guidelines for educational work placements. A gap was also observed between the graduate profile and the actual demands of the productive sector.
As a main contribution, the study proposes a formative impact evaluation model adaptable to various educational contexts. This tool aims to inform institutional processes and strengthen the relevance of technical education in Paraguay.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Educaci
Hybrid diffuse optical monitoring and imaging: new approaches and applications in muscle and brain
No full text(English) The generation of energy in the human body relies on oxygen metabolism, determined by oxygen delivery through blood flow and extraction at the tissue level. Reliable assessment of these parameters is crucial for understanding physiological function and tissue adaptations under various stimuli. Conventional monitoring tools for blood flow and oxygen saturation face trade-offs between cost, portability, and technical limitations (depth, resolution, dynamics), restricting their real-time deep-tissue use.
This thesis advances diffuse optics, a non-invasive, safe, scalable approach exploiting light diffusion in scattering media, and introduces methodological and instrumental innovations for monitoring blood flow and oxygenation in adult skeletal muscle and brain—two of the most oxygen-demanding organs.
Part I investigated long-term physiological adaptations in forearm muscles of advanced rock climbers versus healthy controls. Rock climbing requires exceptional grip endurance, making it an ideal model for localized neuromuscular and hemodynamic adaptations to chronic training. Two protocols were applied: (1) a resting vascular occlusion test (VOT) combining near-infrared spectroscopy (NIRS, oxygenation) and diffuse correlation spectroscopy (DCS, blood flow), and (2) an intermittent grip endurance test measuring force, NIRS, and electromyography (EMG). Results showed climbers had faster blood flow recovery and higher hemoglobin concentrations after occlusion, indicating enhanced vascular response. During exercise, they maintained force longer and used oxygen more efficiently. However, steady-state measures revealed no significant inter-group differences, suggesting adaptations are demand-driven rather than evident at rest. This study is novel in (1) applying DCS to climbing physiology and (2) integrating mechanical, neuromuscular, and hemodynamic measures in one framework.
Part II focused on high-density (HD) cerebral blood flow (CBF) mapping, a key marker of brain metabolism. Current systems are bulky, costly, and clinical-only. We developed a new diffuse optics platform using speckle contrast optical spectroscopy (SCOS) and its tomographic extension (SCOT), leveraging cost-effective CMOS technology to improve signal-to-noise ratio (SNR) and scalability while retaining cortical sensitivity. A fiber-based prototype validated signal quality and flow sensitivity in forearm and forehead tests. Building on this, we designed a full-scale HD-SCOT system, nearing completion, intended for real-time, non-invasive mapping of CBF over large cortical areas (e.g., visual cortex).
Final contribution: a proof-of-concept SCOS extension enabling simultaneous blood flow and oxygenation measurement. Using multiple wavelengths, source-detector separations, and exposure times, it offers a simplified alternative to dual NIRS-DCS systems. Preliminary forearm tests confirmed feasibility, suggesting applications in muscle and brain monitoring.
In summary, this thesis advances diffuse optical monitoring by developing new instruments and methodologies for deep-tissue hemodynamics. Applications in sport physiology and neuroimaging highlight the potential of multi-modal, high-density optical systems to deepen understanding of oxygen metabolism in naturalistic, real-time contexts, paving the way for broader physiological and clinical applications.(Català) La generació d’energia en el cos humà depèn del metabolisme de l’oxigen, determinat pel seu subministrament mitjançant el flux sanguini i la seva extracció a nivell tissular. L’avaluació fiable d’aquests paràmetres és fonamental per comprendre la funció fisiològica i les adaptacions dels teixits davant diversos estímuls. Les eines convencionals de monitoratge del flux sanguini i de la saturació d’oxigen presenten limitacions de cost, portabilitat i tècniques (profunditat, resolució, dinàmica), que en restringeixen l’ús en temps real i en teixits profunds.
Aquesta tesi avança en l’òptica difusa, un enfocament no invasiu, segur i escalable basat en la difusió de la llum en medis dispersius, i presenta innovacions metodològiques i instrumentals per monitorar el flux sanguini i l’oxigenació al múscul esquelètic i al cervell adults, dos dels òrgans amb més consum d’oxigen.
Part I va investigar les adaptacions fisiològiques a llarg termini als músculs de l’avantbraç d’escaladors avançats en comparació amb controls sans. L’escalada requereix una resistència de presa excepcional, fet que la converteix en un model ideal per estudiar adaptacions neuromusculars i hemodinàmiques localitzades a l’entrenament crònic. Es van aplicar dos protocols: (1) una prova d’oclusió vascular en repòs (VOT) que combina espectroscòpia en l’infraroig proper (NIRS, oxigenació) i espectroscòpia de correlació difusa (DCS, flux sanguini), i (2) una prova de resistència intermitent de presa que mesura força, NIRS i electromiografia (EMG). Els resultats mostraren que els escaladors tenien una recuperació del flux sanguini més ràpida i concentracions més altes d’hemoglobina després de l’oclusió, indicant una resposta vascular millorada. Durant l’exercici van mantenir la força més temps i van utilitzar l’oxigen amb més eficiència. No obstant, les mesures en estat estable no van revelar diferències significatives entre grups, suggerint que les adaptacions es manifesten sota demanda i no en repòs. Aquest estudi és nou per (1) aplicar DCS a la fisiologia de l’escalada i (2) integrar paràmetres mecànics, neuromusculars i hemodinàmics en un mateix marc.
Part II es va centrar en el mapatge del flux sanguini cerebral (CBF) d’alta densitat (HD), un marcador clau del metabolisme cerebral. Els sistemes actuals són voluminosos, costosos i restringits a l’àmbit clínic. Vam desenvolupar una nova plataforma d’òptica difusa basada en l’espectroscòpia de contrast de gra (SCOS) i la seva extensió tomogràfica (SCOT), utilitzant tecnologia CMOS rendible per millorar la relació senyal/soroll (SNR) i l’escalabilitat, mantenint la sensibilitat cortical. Un prototip amb fibra va validar la qualitat del senyal i la sensibilitat al flux en proves a l’avantbraç i al front. A partir d’això, vam dissenyar un sistema HD-SCOT a gran escala, proper a la finalització, destinat a mapar en temps real i de manera no invasiva el CBF en àmplies àrees corticals (p. ex., còrtex visual).
Contribució final: una extensió de SCOS com a prova de concepte que permet mesurar simultàniament flux sanguini i oxigenació. Utilitzant múltiples longituds d’ona, separacions font-detector i temps d’exposició, ofereix una alternativa simplificada als sistemes NIRS-DCS duals. Proves preliminars a l’avantbraç en van confirmar la viabilitat, amb potencials aplicacions en el monitoratge muscular i cerebral.
En resum, aquesta tesi avança en el monitoratge òptic difús mitjançant el desenvolupament de nous instruments i metodologies per a l’hemodinàmica en teixits profunds. Les seves aplicacions en fisiologia de l’esport i neuroimatge destaquen el potencial dels sistemes òptics multimodals i d’alta densitat per aprofundir en la comprensió del metabolisme de l’oxigen en contextos naturalistes i en temps real, obrint la porta a aplicacions fisiològiques i clíniques més àmplies.(Español) La generación de energía en el cuerpo humano depende del metabolismo del oxígeno, determinado por su aporte a través del flujo sanguíneo y su extracción a nivel tisular. La evaluación fiable de estos parámetros es esencial para comprender la función fisiológica y las adaptaciones de los tejidos bajo distintos estímulos. Las herramientas convencionales de monitorización del flujo sanguíneo y la saturación de oxígeno presentan limitaciones en coste, portabilidad y aspectos técnicos (profundidad, resolución, dinámica), lo que restringe su uso en tiempo real y en tejidos profundos.
Esta tesis desarrolla la óptica difusa, un enfoque no invasivo, seguro y escalable basado en la difusión de la luz en medios dispersivos, e introduce innovaciones metodológicas e instrumentales para monitorizar el flujo sanguíneo y la oxigenación en el músculo esquelético y el cerebro adultos, dos de los órganos con mayor consumo de oxígeno.
Parte I investigó las adaptaciones fisiológicas a largo plazo en los músculos del antebrazo de escaladores avanzados en comparación con controles sanos. La escalada requiere una resistencia de agarre excepcional, lo que la convierte en un modelo idóneo para estudiar adaptaciones neuromusculares y hemodinámicas localizadas al entrenamiento crónico. Se aplicaron dos protocolos: (1) una prueba de oclusión vascular en reposo (VOT) que combina espectroscopia en el infrarrojo cercano (NIRS, oxigenación) y espectroscopia de correlación difusa (DCS, flujo sanguíneo), y (2) una prueba de resistencia intermitente de agarre que mide fuerza, NIRS y electromiografía (EMG). Los resultados mostraron que los escaladores tenían una recuperación del flujo sanguíneo más rápida y mayores concentraciones de hemoglobina tras la oclusión, indicando una respuesta vascular mejorada. Durante el ejercicio mantuvieron la fuerza más tiempo y utilizaron el oxígeno con mayor eficiencia. Sin embargo, las medidas en estado estable no revelaron diferencias significativas entre grupos, lo que sugiere que las adaptaciones se manifiestan bajo demanda y no en reposo. Este estudio es novedoso por (1) aplicar DCS a la fisiología de la escalada y (2) integrar parámetros mecánicos, neuromusculares y hemodinámicos en un mismo marco.
Parte II se centró en el mapeo de flujo sanguíneo cerebral (CBF) de alta densidad (HD), un marcador clave del metabolismo cerebral. Los sistemas actuales son voluminosos, costosos y limitados al ámbito clínico. Desarrollamos una nueva plataforma de óptica difusa basada en espectroscopia de contraste de moteado (SCOS) y su extensión tomográfica (SCOT), utilizando tecnología CMOS rentable para mejorar la relación señal/ruido (SNR) y la escalabilidad, manteniendo la sensibilidad cortical. Un prototipo con fibra validó la calidad de la señal y la sensibilidad al flujo en pruebas en antebrazo y frente. A partir de ello, diseñamos un sistema HD-SCOT a gran escala, próximo a finalizar, destinado a mapear en tiempo real y de forma no invasiva el CBF en amplias áreas corticales (p. ej., corteza visual).
Contribución final: una extensión de SCOS como prueba de concepto que permite medir simultáneamente flujo sanguíneo y oxigenación. Utilizando múltiples longitudes de onda, separaciones fuente-detector y tiempos de exposición, ofrece una alternativa simplificada a los sistemas NIRS-DCS duales. Pruebas preliminares en antebrazo confirmaron su viabilidad, con potenciales aplicaciones en la monitorización muscular y cerebral.
En resumen, esta tesis avanza en la monitorización óptica difusa mediante el desarrollo de nuevos instrumentos y metodologías para la hemodinámica en tejidos profundos. Sus aplicaciones en fisiología del deporte y neuroimagen destacan el potencial de sistemas ópticos multimodales y de alta densidad para profundizar en la comprensión del metabolismo del oxígeno en contextos naturalistas y en tiempo real, abriendo la puerta a aplicaciones fisiológicas y clínicas más amplias.DOCTORAT EN FOTÒNICA (Pla 2013
Protein engineering for biomedical applications: a toolbox of functional nanoparticles and a nanobody-based immunotherapy for Parkinson's disease
No full textL'evolució ha optimitzat no només les estructures de proteïnes individuals, sinó també la seva capacitat d’autoorganitzar-se donant lloc a arquitectures proteiques complexes que realitzen funcions altament coordinades. En conseqüència, la natura ofereix incomptables exemples d'aquests conjunts supramoleculars de proteïnes autoassemblades, que s'han convertit en una font d'inspiració important per a la ciència de materials, impulsant el desenvolupament de nous biomaterials basats en proteïnes que imiten les seves característiques estructurals i funcionals. A la primera part d’aquesta tesi doctoral, aprofitem la capacitat de la proteïna ZapB de formar estructures coiled coil autoassemblables per dissenyar una nova família de nanopartícules proteiques funcionals, que poden ser adaptades a una àmplia gamma d'aplicacions biomèdiques i biotecnològiques. La versatilitat d'aquesta plataforma de disseny de nanopartícules s'exemplifica mitjançant la creació de dues sèries diferents de nanopartícules proteiques funcionals: una capaç d'estimular l'activació i proliferació de les cèl·lules T humanes, i una altra dissenyada per unir i neutralitzar selectivament virus SARS-CoV-2.
Tot i que l'autoassemblatge proteic sol ocórrer per donar suport a diverses funcions biològiques, en certes condicions, pot esdevenir patogènic i provocar l'aparició de diverses malalties humanes altament debilitants. Un exemple notable és l'agregació amiloide de la proteïna α-sinucleïna, que és la principal característica neuropatològica de la malaltia de Parkinson. En aquest trastorn neurodegeneratiu, l’α-sinucleïna monomèrica s'associa per formar oligòmers solubles. Aquests serveixen com a nuclis d'agregació que seran finalment elongats per addició de nous monòmers per formar fibres amiloides. Estudis recents apunten als oligòmers d’α-sinucleïna com els principals elements tòxics que causen dany neuronal i propaguen de la malaltia pel cervell. Per tant, hi ha una forta esperança que noves molècules capaces de neutralitzar aquestes espècies puguin alterar el devastador progrés de la malaltia mitjançant la prevenció, el bloqueig o l’alentiment de la neurodegeneració. A la segona part d'aquesta tesi, descrivim el disseny racional de nanoanticossos conformacionalment específics dirigits contra oligòmers tòxics d’α-sinucleïna. Els nanoanticossos desenvolupats inhibeixen efectivament l'agregació amiloide d’α-sinucleïna in vitro, mostren una unió preferencial als oligòmers, i proporcionen informació valuosa sobre la seva relació estructura-funció per continuar guiant el refinament del disseny d’aquests nanoanticossos.La evolución ha optimizado no solo las estructuras de proteínas individuales, sino también su capacidad de autoorganizarse dando lugar a arquitecturas proteicas complejas que realizan funciones altamente coordinadas. En consecuencia, la naturaleza ofrece incontables ejemplos de estos conjuntos supramoleculares de proteínas autoensambladas, que se han convertido en una fuente de inspiración importante para la ciencia de materiales, impulsando el desarrollo de nuevos biomateriales basados en proteínas que imitan sus características estructurales y funcionales. En la primera parte de esta tesis doctoral, aprovechamos la capacidad de la proteína ZapB de formar estructuras coiled coil autoensamblables para diseñar una nueva familia de nanopartículas proteicas funcionales, que pueden ser adaptadas a una amplia gama de aplicaciones biomédicas y biotecnológicas. La versatilidad de esta plataforma de diseño de nanopartículas se ejemplifica mediante la creación de dos series diferentes de nanopartículas proteicas funcionales: una capaz de estimular la activación y proliferación de células T humanas, y otra diseñada para unir y neutralizar selectivamente virus SARS-CoV-2.
A pesar de que el autoensamblaje proteico suele ocurrir para dar soporte a diversas funciones biológicas, en ciertas condiciones, puede volverse patogénico y provocar la aparición de varias enfermedades humanas altamente debilitantes. Un ejemplo notable es la agregación amiloide de la proteína α-sinucleína, que es la principal característica neuropatológica de la enfermedad de Parkinson. En este trastorno neurodegenerativo, la α-sinucleína monomérica se asocia para formar oligómeros solubles. Estos sirven como núcleos de agregación que serán finalmente elongados por adición de nuevos monómeros para formar fibras amiloides. Estudios recientes apuntan a los oligómeros de α-sinucleína como los principales elementos tóxicos que causan daño neuronal y propagan de la enfermedad por el cerebro. Por lo tanto, hay una fuerte esperanza de que nuevas moléculas capaces de neutralizar estas especies puedan alterar el devastador progreso de la enfermedad mediante la prevención, el bloqueo o la ralentización de la neurodegeneración. En la segunda parte de esta tesis, describimos el diseño racional de nanoanticuerpos conformacionalmente específicos dirigidos contra oligómeros tóxicos de α-sinucleína. Los nanoanticuerpos desarrollados inhiben efectivamente la agregación amiloide de α-sinucleína in vitro, muestran unión preferencial a los oligómeros, y proporcionan información valiosa sobre su relación estructura-función para continuar guiando el refinamiento del diseño de estos nanoanticuerpos.Evolution has refined not only individual protein structures but also their capacity to engage in higher-order interactions, giving rise to complex protein architectures performing highly coordinated functions. Accordingly, nature offers countless examples of such self-assembled supramolecular protein assemblies, which have become a major source of inspiration for materials science, driving the development of novel protein-based biomaterials that mimic their structural and functional features. In the first part of this thesis, we exploit the self-assembling properties of the coiled coil-forming protein ZapB to engineer a novel family of functional protein nanoparticles that can be tailored to suit a broad range of biomedical and biotechnological applications. The versatility of this novel nanoparticle design platform is exemplified by the creation of two distinct series of functional protein nanoparticles: one capable of stimulating the activation and proliferation of human T cells, and another designed to selectively bind and neutralise SARS-CoV-2 viruses.
Although protein self-assembly typically occurs to support diverse biological functions, under certain conditions, it can become pathogenic and trigger the onset of several debilitating human disorders. A notable example is the amyloid aggregation of the protein α-synuclein (αSyn), which constitutes the main neuropathological hallmark of Parkinson’s disease. In this neurodegenerative disorder, monomeric αSyn associates to form soluble oligomers, which serve as aggregation nuclei that are ultimately elongated by monomer addition to form amyloid fibrils. Recent evidence points to αSyn oligomers as the primary toxic elements causing neuronal damage and disease spread in the brain. Therefore, there is strong hope that molecules capable of neutralizing these species might alter the course of disease progression by preventing, blocking, or slowing neurodegeneration. In the second part of this thesis, we report the rational development of conformation-specific nanobodies targeting toxic αSyn oligomers. The engineered nanobodies effectively inhibit αSyn amyloid aggregation in vitro, exhibit preferential binding to oligomers, and provide valuable insights into their structure-function relationship to inform the further refinement of nanobody design.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Bioquímica, Biologia Molecular i Biomedicin
Graph-based underwater localization techniques considering a rigorous on Lie group formulation
No full textENG- The main contributions of this thesis are two, properly presented in the four articles that form the articles compendium. The first one is the development of a scan matching algorithm based on Gaussian Mixture Models (GMMs) to represent the sensor noise projected to the scan that returns the uncertainty associated with the alignment result, an essential metric in SLAM problems. In addition, the Bayesian-GMM algorithm is first introduced to learn a GMM from a point cloud. The second main contribution of this thesis is the development of an algorithm to jointly preintegrate Inertial Measurement Unit (IMU) and Doppler Velocity Log (DVL) measurements to reach a tightly coupled estimation in an underwater Graph SLAM problem. Moreover, it allows compensating the preintegrated measurement from the Earth rotation rate measured by high grade IMUs. Both algorithms are formulated considering Lie algebra to properly manipulate robot states and sensor measurements, introducing the SEN (3) group to jointly preintegrate IMU and DVL measurements.
Finally, this thesis also includes field experiments that prove the performance of the two proposed underwater navigators, one applying a Mechanical Profiling Sonar (MPS) and the other using a Mechanical Scanning MultiBeam EchoSounder (MS-MBES). The software architecture developed to implement both navigators is also presented, which provides a graph-based navigation framework to implement other navigators applying other sensor modalitiesCAT- Les contribucions principals d’aquesta tesi són dues, degudament presentades en els quatre articles que conformen el compendi d’articles. La primera és el desenvolupament d’un algorisme de registre de vistes basat en Models de Barreja de Gaussianes (GMMs) per representar el soroll del sensor projectat a la vista i que retorna la incertesa associada al resultat d’alineament, una mètrica indispensable en problemes de SLAM. A més, s’introdueix per primera vegada l’algorisme GMM-Bayesià per aprendre un GMM a partir d’un núvol de punts. La segona gran contribució de la tesi és el desenvolupament d’un algorisme per preintegrar de manera conjunta les mesures d’una Unitat de Mesura Inercial (IMU) i d’un Registre de Velocitat de Doppler (DVL) per assolir una estimació estretament acoblada en un problema de Graf SLAM submarí. A més, l’algorisme permet compensar la mesura preintegrada de la velocitat de rotació de la Terra mesurada per IMUs d’alta precisió. Ambdós algorismes estan formulats considerant l’àlgebra de Lie per manipular de manera adequada els estats del robot i les mesures dels sensors, introduint el grup SEN(3) per preintegrar de manera conjunta les mesures de la IMU i del DVL.
Finalment, aquesta tesi també inclou experiments de camp que proven les prestacions dels dos navegadors submarins proposats, un aplicant un Sonar Perfilador Mecànic (MPS) i l’altre usant una EcoSonda MultiFeix d’Esconeig Mecànic (MS-MBES). L’arquitectura de software desenvolupada per implementar ambdós navegadors també es presenta, la qual proporciona un entorn de programació de navegació basada en grafs per implementar altres navegadors aplicant altres modalitats sensorialsPrograma de Doctorat en Tecnologi
miRNAs as biomarkers and modulators in asymptomatic carotid stenosis: diagnosis, prognosis, and plaque vulnerability
No full textENG-This thesis investigates microRNAs (miRNAs), small RNA molecules involved in gene regulation, as potential non-invasive biomarkers to improve the diagnosis and prognosis of ACAS. Because miRNAs are stable and detectable in blood, they hold promise both for early detection and for better understanding the biological mechanisms that make some plaques more likely to rupture and cause a stroke, what is known as a vulnerable plaque.
A key first step in the study was to identify specific combinations of reliable endogenous controls for accurately measuring miRNA levels in plasma and plaque samples. This step is key to obtaining consistent and comparable results, as these controls are used to normalise the results.
The study then identified several miRNAs in blood as promising diagnostic markers for severe ACAS. Among them, miR-X32 and miR-X29 showed a strong association with ACAS and, when combined with clinical data, achieved excellent diagnostic performance (AUC = 0.988), improving on standard methods. This suggests that, in the future, blood tests based on miRNAs could be used to identify individuals with ACAS more accurately.
For prognosis, the study compared miRNA expression in patients with stable versus progressive ACAS. While no circulating miRNAs were confirmed as prognostic biomarkers, one tissue miRNA, miR-X34, was significantly overexpressed in plaques from patients with progressive disease. Further analysis revealed its potential role in regulating proteins linked to plaque instability, offering insights into atherosclerosis mechanisms and pointing to miR-X34 as a possible therapeutic target.
In summary, this thesis advances our understanding of the molecular landscape of ACAS and highlights the potential of miRNAs to improve risk assessment and treatment strategies. While more research is needed to validate these findings in larger populations, they represent a step forward in the development of personalised and non-invasive tools for stroke preventionCAT- Aquesta tesi s’ha centrat en l’estudi dels microARNs (miARNs), petites molècules que regulen l’expressió gènica, com a possibles biomarcadors no invasius per millorar el diagnòstic i el pronòstic de l’ECA. Els miARNs, presents i estables a la sang, podrien ajudar tant a detectar precoçment la malaltia com a entendre millor els mecanismes biològics que fan que una placa tingui més risc de trencar-se i provocar un ictus, el que s’anomena placa vulnerable.
En primer lloc, s’han identificat combinacions específiques de controls endògens fiables per garantir una mesura acurada dels miARNs tant en plasma com en mostres de placa. Aquest pas és clau per obtenir resultats consistents i comparables, ja que s’utilitzen per normalitzar els resultats.
Els resultats obtinguts mostren que diversos miARNs circulants poden tenir valor diagnòstic en casos d’ECA severa. Concretament, els miR-X32 i miR-X29 han demostrat una forta associació amb la malaltia, i el seu ús combinat amb dades clíniques proporciona un alt rendiment diagnòstic (AUC = 0.988), per sobre dels mètodes convencionals. Això suggereix que en un futur es podrien utilitzar proves de sang basades en miARNs per identificar individus amb ECA amb més precisió.
Pel que fa al pronòstic, s’han comparat mostres de pacients amb ECA estable i progressiva. Tot i que alguns miARNs circulants van mostrar potencial en fases inicials, finalment no es van validar com a biomarcadors pronòstics sòlids. No obstant això, el miR-X34 està sobreexpressat en les plaques dels pacients amb malaltia progressiva. L’anàlisi posterior va indicar que aquest miARN podria regular diverses proteïnes implicades en la inestabilitat de la placa, fet que el converteix en una possible diana terapèutica i en una via prometedora per a futures investigacions.
En resum, aquesta tesi aporta nous coneixements sobre el paper dels miARNs en l’ECA i reforça el seu potencial com a eina per millorar el diagnòstic i la comprensió de la malaltia. Tot i que encara calen més estudis per consolidar-ne l’ús clínic, els resultats obtinguts obren la porta a estratègies més precises, personalitzades i no invasives per prevenir l’ictusPrograma de Doctorat en Biologia Molecular, Biomedicina i Salu
Evaluación de potenciales biomarcadores de elevada sensibilidad a la radioterapia
No full textLa radioteràpia (RT), en les seves múltiples aplicacions, proporciona beneficis terapèutics clau en el tractament del càncer, com el control tumoral local, la reducció de la recaiguda, així com la disminució de la morbiditat dels pacients. No obstant això, també pot generar efectes adversos que es poden distingir en aguts, considerats reversibles i que apareixen a curt termini, o crònics, que impliquen una toxicitat tardana i que poden afectar de manera substancial la qualitat de vida del pacient. Aquest és el cas de les pacients de càncer de mama, que poden desenvolupar fibrosi mamària, o dels pacients de càncer de tiroide, que poden desenvolupar xerostomia. Cal assenyalar que només el 5-10% dels pacients tractats amb RT desenvoluparan efectes adversos, i que l’aparició d’aquests efectes pot estar lligada a una major sensibilitat intrínseca a les radiacions ionitzants. A aquests pacients se’ls considera com a radiosensibles. En aquest sentit, estudiar el fenomen de la radiosensibilitat és fonamental per avançar cap a un tractament personalitzat. En aquesta tesi es proposa com a objectiu principal l’avaluació de biomarcadors de radiosensibilitat aplicables a la clínica en càncer de mama i de tiroide. Primer, en la cohort de pacients de càncer de mama es van avaluar sis potencials biomarcadors associats a fibrosi. D’aquests, i després d’ajustar per covariables, van presentar resultats robusts: l’assaig G2, que indica la funcionalitat del punt de control del cicle cel·lular G2/M; i la prova d’inestabilitat cromosòmica amb diepoxibutà. A més, es van avaluar les possibles correlacions entre els biomarcadors, destacant la correlació negativa entre γ-H2AX i l’apoptosi radioinduïda. En aquesta mateixa cohort, i considerant la variabilitat interindividual, es va investigar si existien diferències genètiques entre aquelles pacients amb una taxa més alta i més baixa d’apoptosi radioinduïda. Els resultats obtinguts van indicar que unes variants en el gen TP53 i en el gen FAS estaven representades de manera diferent entre els grups estudiats. Ambdós gens participen en el procés d’apoptosi: TP53 en la via intrínseca i FAS en la via extrínseca. Aquests resultats ens indiquen que els biomarcadors moleculars podrien estar determinats per la variabilitat genètica interindividual.
En la cohort de càncer de tiroide papil·lar, l’efecte advers considerat va ser l’aparició de xerostomia després del tractament amb iode radioactiu (I-131). En aquesta cohort es va realitzar un estudi genètic i epigenètic a partir de mostres de saliva. Els resultats del nostre estudi van identificar 62 variants genètiques associades al desenvolupament de xerostomia, de les quals 28 presentaven també un patró de metilació diferencial. D’acord amb la seva funció i relació amb aquest efecte secundari es van seleccionar 10 gens, que codificaven proteïnes implicades en: la regulació de la saliva, com PRH1 (proteïnes salivals), TAS2R46 (receptor del gust amb efecte en la secreció) i PRR4 (protecció de la mucosa oral); la síndrome de Sjögren, com TOR1AIP1 o FMN2; el control del sistema immune, com HLA-DRB1; la regeneració cel·lular, com FOXD4L5 i PAPPA2; la regulació de cèl·lules secretores, com FAM149A; i patologies neuropsiquiàtriques, com SYN3. A més, també es van identificar gens implicats en la reparació de l’ADN, com ATM, BRCA2 i RAD51B, en la senyalització de processos clau com el creixement i diferenciació cel·lular, com TGFBR1, i en el manteniment de l’estabilitat genòmica, com XRCC4 i TANC1. En conjunt, els resultats d’aquesta tesi permeten avançar en la comprensió de la base biològica subjacent a l’aparició d’efectes adversos després de la RT. Per tant, contribuiran al desenvolupament de biomarcadors que permetin anticipar i prevenir complicacions associades a la RT, promovent així una medicina personalitzada en oncologia.La radioterapia (RT), en sus múltiples aplicaciones, proporciona beneficios terapéuticos clave en el tratamiento del cáncer, como el control tumoral local, la reducción de recaída, así como la disminución de morbilidad de los pacientes. Sin embargo, también puede generar efectos adversos que pueden distinguirse entre agudos, considerados reversibles y que aparecen a corto plazo, o crónicos, que implican una toxicidad tardía y que pueden afectar de manera sustancial a la calidad de vida del paciente. Este es el caso de las pacientes de cáncer de mama que pueden desarrollar fibrosis mamaria, o los pacientes de cáncer de tiroides que pueden desarrollar xerostomía. Cabe señalar que solo el 5-10% de pacientes tratados con RT desarrollarán efectos adversos, y que la aparición de estos efectos puede estar ligada a una mayor sensibilidad intrínseca a las radiaciones ionizantes. A estos pacientes se les considera como radiosensibles. En este sentido estudiar el fenómeno de la radiosensibilidad es fundamental para avanzar hacia un tratamiento personalizado. En esta tesis se propone como objetivo principal la evaluación de biomarcadores de radiosensibilidad aplicables a la clínica en cáncer de mama y de tiroides. Primero, en la cohorte de pacientes de cáncer de mama se evaluaron seis potenciales biomarcadores asociados a fibrosis. De estos, y tras ajustar por covariables, presentaron resultados robustos: el ensayo G2, que indica la funcionabilidad del punto de control del ciclo celular G2/M; y la prueba de inestabilidad cromosómica con diepoxibutano. Además, se evaluaron las posibles correlaciones entre los biomarcadores, destacando la correlación negativa entre y-H2AX y la apoptosis radioinducida. En esta misma cohorte, y considerando la variabilidad interindividual, se investigó si existían diferencias genéticas entre aquellas pacientes con mayor y menor tasa de apoptosis radioinducida. Los resultados obtenidos indicaron que unas variantes en el gen TP53 y en el gen FAS, estaban representadas de forma diferente entre los grupos estudiados. Ambos genes participan en el proceso de apoptosis: TP53 en la vía intrínseca y FAS en la vía extrínseca. Estos resultados nos indican que los biomarcadores moleculares podrían venir determinados por la variabilidad genética interindividual.
En la cohorte de cáncer de tiroides papilar, el efecto adverso considerado fue la aparición de xerostomía tras el tratamiento con yodo radiactivo (I-131). En esta cohorte se realizó un estudio genético y epigenético a partir de muestras de saliva. Los resultados de nuestro estudio identificaron 62 variantes genéticas asociadas al desarrollo de xerostomía, de las cuales 28 de ellas presentaban también un patrón de metilación diferencial. En base a su función y relación con este efecto secundario se seleccionaron 10 genes, que codificaban proteínas implicadas en: la regulación de la saliva, como PRH1 (proteínas salivares), TAS2R46 (receptor del gusto con efecto en la secreción) y PRR4 (protección de la mucosa oral); el síndrome de Sjögren, como TOR1AIP1 o FMN2; el control del sistema inmune, como HLA-DRB1; la regeneración celular, como FOXD4L5 y PAPPA2; la regulación de células secretoras, como FAM149A; y patologías neuropsiquiátricas, como SYN3. Además, también se identificaron genes implicados en la reparación del ADN, como ATM, BRCA2 y RAD51B, en la señalización de procesos clave como el crecimiento y diferenciación celular, como TGFBR1, y en el mantenimiento de la estabilidad genómica, como XRCC4 y TANC1. En conjunto, los resultados de esta tesis permiten avanzar en la comprensión de la base biológica subyacente a la aparición de efectos adversos tras la RT. Por lo tanto, contribuirán al desarrollo de biomarcadores que permitan anticipar y prevenir complicaciones asociadas a la RT, promoviendo así una medicina personalizada en oncología.Radiotherapy (RT), in its multiple applications, provides key therapeutic benefits in cancer treatment, such as local tumor control, reduction of relapse, and decreased patient morbidity. However, it can also generate adverse effects that can be distinguished between acute, considered reversible and appearing in the short term, or chronic, which involve late-onset toxicity and can substantially affect the patient's quality of life. This is the case of breast cancer patients who may develop breast fibrosis, or thyroid cancer patients who may develop xerostomia. It should be noted that only 5-10% of patients treated with RT will develop adverse effects, and that the appearance of these effects may be linked to a greater intrinsic sensitivity to ionizing radiation. These patients are considered radiosensitive. In this sense, studying the phenomenon of radiosensitivity is essential for moving toward personalized treatment. The main objective of this thesis is to evaluate radiosensitivity biomarkers applicable to clinical practice in breast and thyroid cancer. First, six potential biomarkers were evaluated in the cohort of breast cancer patients. Of these, and after adjusting for covariates, the following presented robust results: the G2 assay, which indicates the functionality of the G2/M cell cycle checkpoint; and the diepoxybutane chromosomal instability test. Furthermore, potential correlations between the biomarkers were assessed, highlighting a negative correlation between y-H2AX and radiation-induced apoptosis. In this same cohort, and considering interindividual variability, we investigated whether there were genetic differences between patients with higher and lower rates of radiation-induced apoptosis. The results indicated that certain variants in the TP53 and FAS genes were differentially represented between the groups studied. Both genes are involved in the apoptosis process: TP53 in the intrinsic pathway and FAS in the extrinsic pathway. These results indicate that molecular biomarkers could be determined by interindividual genetic variability.
In the papillary thyroid cancer cohort, the adverse effect considered was the development of xerostomia after treatment with I-131. A genetic and epigenetic study was performed in this cohort using saliva samples. The results of our study identified 62 genetic variants associated with the development of xerostomia, 28 of which also presented a differential methylation pattern. Based on their function and relationship with this side effect, 10 genes were selected, which encoded proteins involved in: saliva regulation, such as PRH1(salivary proteins), TAS2R46 (taste receptor involved in secretion), and PRR4 (protection of the oral mucosa); Sjögren's syndrome, such as TOR1AIP1 or FMN2; immune system control, such as HLA-DRB1; cell regeneration, such as FOXD4L5 and PAPPA2; regulation of secretory cells, such as FAM149A; and neuropsychiatric disorders, such as SYN3. Furthermore, genes involved in DNA repair, such as ATM, BRCA2, and RAD51B, in signaling for key processes like cell growth and differentiation, such as TGFBR1, and in maintaining genomic stability, such as XRCC4 and TANC1, were also identified. Taken together, the results of this thesis allow us to advance our understanding of the biological basis underlying the development of adverse effects after RT. Therefore, they will contribute to the development of biomarkers that allow us to anticipate and prevent complications associated with RT, thus promoting personalized medicine in oncology.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Biodiversita
Diseño, fabricación e integración de sensores electroquímicos impresos para la monitorización de biorreactores
No full textA causa de l'augment de la contaminació a escala mundial, les eines de monitoratge i els processos de tractament de residus s'han convertit en una necessitat urgent. Els contaminants trobats en gasos i efluents industrials i urbans presenten greus efectes ambientals i toxicològics, a més de contenir potencials fonts d'energia o matèries primeres recuperables. Per a solucionar aquests problemes, s'estan investigant noves estratègies de transformació de contaminants les quals requereixen d'un estricte control i seguiment. Gràcies a les innovacions en sensors electroquímics i electrònica impresa, i la combinació de totes dues per a l'obtenció de sensors miniaturitzats, actualment és possible dissenyar i fabricar eines analítiques adaptades específicament a les necessitats de cada procés. Els sensors electroquímics fabricats per a monitorar reactors han d'incorporar tots els elèctrodes necessaris per a realitzar la mesura, ser capaços d'analitzar en l'interval de concentració i en presència dels interferents amb la mínima preparació de mostra, mantenir la seva resposta estable per llargs períodes de temps i adaptar-se morfològicament per a introduir-se en el reactor.
Entre els contaminants més importants de tractar, els que irrompen en els cicles naturals (carboni, nitrogen, sofre i fòsfor) són els prioritaris. En particular, la transformació de gasos SOx en bio-S0 recuperable, l'eliminació de gasos NOx i ions NO3− i la recuperació d’NH4+ són els processos per als quals s'han fabricat per impressió, modificat i optimitzat sensors en aquesta tesi.
En la primera part d'aquesta tesi, les tecnologies d'impressió basades en el mètode de drop on demand com són inkjet printing i direct ink writing s'han utilitzat per a imprimir elèctrodes de grafit i plataformes que incorporaven elèctrodes de referència i contraelèctrodes. Els elèctrodes de treball es van modificar per a millorar la seva resposta cap als anàlits d'interès i juntament amb els elèctrodes incorporats van resultar en sensors integrables en els reactors per als quals es van dissenyar. Concretament, els elèctrodes de grafit es van modificar amb una dispersió de nanotubs de carboni monocapa i poliàcid làctic per a obtenir sensors amperomètrics per a H2S, amb òxids d'iridi mixtos per a mesures potenciomètriques de pH i amb un còctel sensors selectiu a NO3− que consisteix en una membrana de policlorur de vinil dopada amb un ionòfor per al seguiment potenciomètric d’ió nitrit. Els sensors d'H2S i pH es van combinar en una plataforma per a una prova de concepte en el monitoratge d'un reactor sulfat-reductor.
En la segona part, s'ha optimitzat la impressió en 3D de fabricació per filament fos i l'activació d'elèctrodes de carbon black en poliàcid làctic. Els elèctrodes impresos s'incorporen en plataformes compactes per a posteriorment ser modificats a sensors concrets. Utilitzant els òxids d'iridi mixtos es van fabricar sensors potenciomètrics de pH per a un bioreactor de recuperació d’NH4+, obtenint característiques comparables als sensors produïts per direct ink writing. Finalment, un disseny compacte es va fabricar per a mesurar H2 dissolt a altes pressions en un reactor sulfat-reductor, resultant en propietats millors que les alternatives actualment disponibles comercialment.Debido al aumento de la contaminación a escala mundial, las herramientas de monitorización y los procesos de tratamiento de residuos se han convertido en una necesidad urgente. Los contaminantes encontrados en gases y efluentes industriales y urbanos presentan graves efectos ambientales y toxicológicos, además de contener potenciales fuentes de energía o materias primas recuperables. Para solucionar estos problemas, se están investigando nuevas estrategias de transformación o recuperación de contaminantes las cuales requieren de un estricto control y seguimiento. Gracias a las innovaciones en sensores electroquímicos y electrónica impresa, y la combinación de ambas para la obtención de sensores miniaturizados, actualmente es posible diseñar y fabricar herramientas analíticas adaptadas específicamente a las necesidades de cada proceso. Los sensores electroquímicos fabricados para monitorizar reactores deben incorporar todos los electrodos necesarios para realizar la medida, ser capaces de analizar en el intervalo de concentración y en presencia de los interferentes con la mínima preparación de muestra, mantener su respuesta estable por largos periodos de tiempo y adaptarse morfológicamente para introducirse en el reactor.
Entre los contaminantes más importantes de tratar, los que disrumpen los ciclos naturales (carbono, nitrógeno, azufre y fósforo) son los prioritarios. En particular, la transformación de gases SOx en bio-S0 recuperable, la eliminación de gases NOx e iones NO3− y la recuperación de NH4+ son los procesos para los que se han fabricado por impresión, modificado y optimizado sensores en esta tesis.
En la primera parte de esta tesis, las tecnologías de impresión basadas en el método de drop on demand como son inkjet printing y direct ink writing se han utilizado para imprimir electrodos de grafito y plataformas que incorporaban electrodos de referencia y contraelectrodos. Los electrodos de trabajo se modificaron para mejorar su respuesta hacia los analitos de interés y junto con los electrodos incorporados resultaron en sensores integrables en los reactores para los que se diseñaron. Concretamente, los electrodos de grafito se modificaron con una dispersión de nanotubos de carbono monocapa y poliácido láctico para obtener sensores amperométricos para H2S, con óxidos de iridio mixtos para medidas potenciométricas de pH y con un cóctel sensor selectivo a NO3− que consiste en una membrana de policloruro de vinilo modificada con un ionóforo para el seguimiento potenciométrico de ion nitrato. Los sensores de H2S y pH se combinaron en una plataforma para una prueba de concepto en la monitorización de un lavador sulfato-reductor.
En la segunda parte, se ha optimizado la impresión en 3D de fabricación por filamento fundido y la activación de electrodos de carbon black en poliácido láctico. Los electrodos impresos se incorporan en plataformas compactas para posteriormente ser modificados a sensores concretos. Utilizando los óxidos de iridio mixtos se fabricaron sensores potenciométricos de pH para un biorreactor de recuperación de NH4+, obteniendo características comparables a los sensores producidos por direct ink writing. Finalmente, un diseño compacto se fabricó para medir H2 disuelto a altas presiones en un reactor sulfato-reductor, resultando en propiedades mejores que las alternativas actualmente disponibles comercialmente.Due to the increase in pollution worldwide, monitoring tools and waste treatment processes have become an urgent necessity. Pollutants found in industrial and urban gases and effluents produce serious environmental and toxicological effects, whilst being potential new sources of energy or recoverable raw materials. To solve these problems, new strategies for transforming or recovering pollutants are being devised, which require strict control and monitoring. Thanks to innovations in electrochemical sensors and printed electronics, and their combination for obtaining miniaturized sensors, it is now feasible to design and manufacture analytical tools specifically tailored to the needs of each process. Electrochemical sensors fabricated to monitor reactors must incorporate all the electrodes necessary to make the measurement, be capable of analyzing in the concentration range and in the presence of interferents with minimal sample preparation, maintain a stable response over long periods of time, and be morphologically adapted to introduce them into the reactor.
Among the most important pollutants to treat, those that disrupt natural cycles (carbon, nitrogen, sulfur, and phosphorus) are the priority. In particular, the transformation of SOx gases into recoverable bio-S0, the elimination of NOx gases and NO3− ions and the recovery of NH4+ as fertilizers are the processes for which sensors have been fabricated by printing, modified, and optimized in this thesis.
The first part of this thesis is focused on printing technologies based on the drop-on-demand method, such as inkjet printing and direct ink writing. These have been used to print graphite electrodes and platforms, incorporating reference electrodes and counter electrodes. The working electrodes have been modified to improve their response to the analytes of interest. Coupled with the incorporated electrodes, this resulted in sensors that could be integrated into the reactors for which they were designed. Specifically, the graphite electrodes were modified with a dispersion of single-layer carbon nanotubes and polylactic acid to obtain amperometric sensors for H2S. Also electrodeposited with mixed iridium oxides for potentiometric pH measurements, Lastly, a cocktail based on polyvinyl chloride membrane modified with an ionophore were deposited on top in order to monitor NO3−. The H2S and pH sensors were combined on a platform for proof of concept in the monitoring of a sulfate-reducing reactor.
In the second part, 3D printing using fused filament fabrication and the activation of carbon black electrodes in polylactic acid have been optimized. The printed electrodes are incorporated into compact platforms to be subsequently modified into specific sensors. Using mixed iridium oxides, potentiometric pH sensors were fabricated for an NH4+ recovery reactor, obtaining characteristics comparable to sensors produced by direct ink writing. Finally, a compact design was manufactured to measure dissolved H2 at high pressures in a sulfate-reducing reactor, resulting in properties superior to those of commercially available alternatives.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Químic
Efficient Fine-Grained Segmentation and Histological Classification of Colorrectal polyps in White-Light Colonoscopy
No full textLa prevenció del càncer colorectal (CCR) depèn en gran mesura de la colonoscòpia per a la detecció i extirpació de pòlips precancerosos. No obstant això, persisteixen desafiaments per minimitzar les taxes de pòlips no detectats i caracteritzar amb precisió la histologia d’aquests (p. ex., adenoma, hiperplàstic, lesió serrada sèsil – LSS) en temps real utilitzant exclusivament imatge de llum blanca (ILB), fet que afecta les decisions clíniques. Els sistemes d’IA actuals sovint resulten insuficients per la seva dependència de modalitats d’imatge avançades, la limitada granularitat de classificació o la validació inadequada.
L’objectiu d’aquesta tesi és desenvolupar nous sistemes d’aprenentatge profund per a la segmentació detallada i la classificació histològica de lesions colorrectals en temps real, emprant únicament ILB. Entre els objectius clau destaquen la creació de models multiclassos robustos, garantir la compatibilitat amb ILB per millorar la generalització i assolir un rendiment en temps real. Una contribució fonamental és el PolypSegm-ASH, un conjunt de dades públic d’imatges ILB amb màscares de segmentació a nivell de píxel i etiquetes histològiques finament classificades (adenoma, LSS, hiperplàstic) confirmades per patòlegs, que cobreix la necessitat crítica de recursos per entrenar i avaluar sistemes d’IA.
Basat en aquest recurs, es presenta Swin-Expand, una arquitectura eficient basada en Swin Transformer per a la segmentació i classificació simultània de múltiples tipus de pòlips. Es demostra la seva superioritat en segmentació i classificació detallada sobre PolypSegm-ASH, posant de manifest que la caracterització global dels pòlips millora en entrenar amb un major detall histològic.
Per potenciar encara més la classificació integrant el context clínic, s’introdueix VITAL (Visual Information and Tabular Adaptive Learning), un mòdul plug-and-play. A VITAL, descriptors tabulars de la lesió (p. ex., classificació de París, grandària, localització) s’integren amb característiques visuals dels models de segmentació mitjançant blocs FiLM amb compuertes, incrementant significativament la precisió de classificació en diverses arquitectures i mostrant robustesa davant la manca de metadades.
En conclusió, aquesta recerca avança la IA en colonoscòpia mitjançant la provisió d’un conjunt de dades essencial i el desenvolupament de models d’aprenentatge profund innovadors (Swin-Expand i VITAL), permetent un anàlisi de pòlips més precís i clínicament rellevant utilitzant ILB. Aquests aportacions obren el camí per a un suport diagnòstic assistit per IA més complet i fiable, amb l’objectiu de millorar l’eficàcia del cribatge del CCR.La prevención del cáncer colorrectal (CCR) depende en gran medida de la colonoscopia para la detección y extirpación de pólipos precancerosos. No obstante, persisten desafíos para reducir las tasas de omisión de pólipos y caracterizar con precisión la histología de los mismos (p. ej., adenoma, hiperplásico, lesión serrada sésil – LSS) en tiempo real usando exclusivamente imagen de luz blanca (ILB), lo que repercute en las decisiones clínicas. Los sistemas actuales de IA suelen ser insuficientes por su dependencia de modalidades de imagen avanzadas, su escasa granularidad de clasificación o su validación limitada.
El objetivo de esta tesis es desarrollar nuevos sistemas de aprendizaje profundo para la segmentación detallada y la clasificación histológica de lesiones colorrectales en tiempo real, utilizando únicamente ILB. Entre los objetivos clave se incluyen la creación de modelos multicategoría robustos, asegurar la compatibilidad con ILB para mejorar la generalización y lograr un rendimiento en tiempo real. Una contribución esencial es el conjunto de datos PolypSegm-ASH, un banco de pruebas público de imágenes ILB con máscaras de segmentación a nivel de píxel y etiquetas histológicas finamente clasificadas (adenoma, LSS, hiperplásico) confirmadas por patólogos, que cubre la necesidad crítica de un recurso para entrenar y evaluar sistemas de IA.
Sobre esta base, se presenta Swin-Expand, una arquitectura eficiente basada en Swin Transformer para la segmentación y clasificación simultánea de múltiples tipos de pólipos. Se demuestra su superioridad en segmentación y clasificación detallada sobre PolypSegm-ASH, poniendo de relieve que la caracterización global de los pólipos mejora al entrenar con un detalle histológico más rico.
Para potenciar aún más la clasificación mediante la incorporación de contexto clínico, se introduce VITAL (Visual Information and Tabular Adaptive Learning), un módulo plug-and-play. En VITAL, descriptores tabulares de la lesión (p. ej., clasificación de París, tamaño, localización) se integran con características visuales de los modelos de segmentación mediante bloques FiLM con compuertas, aumentando significativamente la precisión de clasificación en distintas arquitecturas y mostrando robustez ante la ausencia de metadatos.
En conclusión, esta investigación avanza la IA en colonoscopia mediante la provisión de un conjunto de datos fundamental y el desarrollo de modelos de aprendizaje profundo innovadores (Swin-Expand y VITAL), lo que permite un análisis de pólipos más preciso y clínicamente relevante utilizando ILB. Estos aportes allanan el camino para un soporte diagnóstico asistido por IA más completo y fiable, con el objetivo de mejorar la eficacia del cribado de CCR.Colorectal cancer (CRC) prevention is heavily reliant on colonoscopy for the detection and removal of precancerous polyps. However, challenges persist in minimizing polyp miss-rates and in accurately characterizing polyp histology (e.g., adenoma, hyperplastic, sessile serrated lesion - SSL) in real-time using standard white-light imaging (WLI), impacting clinical decisions. Current AI systems are often found to fall short due to reliance on advanced imaging modalities, limited classification granularity, or inadequate validation.
The aim of this thesis is the development of novel deep learning systems for efficient, fine-grained segmentation and histological classification of colorectal lesions in real-time, using exclusively WLI. Key objectives included the creation of robust multi-class models, the ensurance of WLI compatibility for generalizability, and the achievement of real-time performance. A core contribution is the creation of a new dataset: PolypSegm-ASH, a public benchmark of WLI images with pixel-wise segmentation masks and pathologist-confirmed, fine-grained histological labels (Adenoma, SSL, Hyperplastic). A critical need for training and evaluating AI is addressed by this resource.
Building upon this, Swin-Expand, an efficient Swin Transformer-based architecture for simultaneous multi-class polyp segmentation and classification, is introduced. Superior fine-grained segmentation and classification on PolypSegm-ASH is demonstrated, highlighting that overall polyp characterization is improved by training with richer histological detail.
To further enhance classification by incorporating clinical context, VITAL (Visual Information and Tabular Adaptive Learning), a plug-and-play module, is presented. In VITAL, structured lesion descriptors (e.g., Paris classification, size, location) are integrated with visual features from segmentation models using gated FiLM blocks, significantly boosting classification accuracy across architectures and showing robustness to missing metadata.
In conclusion, AI in colonoscopy is advanced by this research through provision of a crucial dataset and development of novel deep learning models (Swin-Expand and VITAL), enabling more precise, clinically relevant polyp analysis using standard WLI. The way for more comprehensive and reliable AI-assisted diagnostic support is paved by these contributions, aiming to improve CRC screening efficacy.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Informàtic
Algeciras, entre el siglo XIV y el siglo XVI: En torno al abandono y destrucción de la ciudad y sobre la situación poblacional de su término como espacio de frontera
No full textAquesta investigació té com a primer objectiu acotar en el temps i fonamentar la datació aproximada de l'abandó i la destrucció d'Algesires a l'últim quart del segle XIV. General-ment, s'ha admès com a data més probable l'any 1379 entre els pocs historiadors que s'han ocupat de la controvèrsia, però sense un estudi exhaustiu i detallat al voltant de la qüestió com el que abordem aquí.
El segon objectiu és aprofundir i determinar les causes de la demolició i el desallotjament de la ciutat pels natzarís. Per fer-ho, fugim del so tòpic sobre les dificultats per defensar-la que fins ara la historiografia ha estudiat com a simple explicació, fent-se ressò del que deixés escrit Ibn Jaldún, i parem atenció a la conjuntura política i diplomàtica en què es desenvolupa el sultanat de Magrana durant el regnat de Muhammad V i en el marc de la qual ambdós fets es produeixen.
I, com a tercer i últim objectiu, aquest treball també es proposa demostrar que, malgrat l'abandonament i la destrucció de l'urbs, el terme algesirenc no va quedar deshabitat i erm en la seva totalitat, fins pràcticament els inicis del segle XVIII, com s'ha vingut sostenint, sinó que va mantenir nuclis de població rural de llarg a llarg d'un extens espai que es va articular com un altre territori més de la frontera castellanogranadina.La presente investigación tiene como primer objetivo acotar en el tiempo y fundamentar la datación aproximada del abandono y la destrucción de Algeciras en el último cuarto del siglo XIV. Generalmente, se ha admitido como fecha más probable el año 1379 entre los pocos historiadores que se han ocupado de la controversia, pero sin un estudio exhaustivo y detallado en torno a la cuestión como el que aquí abordamos.
El segundo objetivo es ahondar y determinar las causas de la demolición y el desalojo de la ciudad por los nazaríes. Para ello, huimos del manido tópico sobre las dificultades para defenderla que hasta ahora la historiografía ha barajado como simple explicación, hacién-dose eco de lo que dejara escrito Ibn Jaldún, y prestamos atención a la coyuntura política y diplomática en la que se desenvuelve el sultanato de Granada durante el reinado de Muhammad V y en el marco de la cual ambos hechos se producen.
Y, como tercer y último objetivo, este trabajo se propone también demostrar que, pese al abandono y la destrucción de la urbe, el término algecireño no quedó deshabitado y yermo en su totalidad, hasta prácticamente los inicios del siglo XVIII, como se ha venido soste-niendo, sino que mantuvo núcleos de población rural a lo largo y ancho de un extenso espacio que se articuló como otro territorio más de la frontera castellano-granadina.The present investigation has as its first objective to delimit the time and substantiate the approximate dating of the abandonment and destruction of Algeciras in the last quarter of the 14th century. Generally, the year 1379 has been accepted as the most probable date among the few historians who have dealt with the controversy, but without an exhaustive and detailed study of the issue such as the one we address here.
The second objective is to delve deeper and determine the causes of the demolition and evacuation of the city by the Nasrids. To do so, we avoid the hackneyed topic about the difficulties in defending it that historiography has so far considered as a simple explana-tion, echoing what Ibn Khaldun wrote, and we pay attention to the political and diplomatic situation in which the Sultanate of Granada developed during the reign of Muhammad V and in the framework of which both events occurred.
And, as a third and final objective, this work also aims to demonstrate that, despite the abandonment and destruction of the city, the Algeciras area was not left completely unin-habited and barren until practically the beginning of the 18th century, as has been main-tained, but rather it maintained rural population centres throughou