Tesis Doctorals en Xarxa
Not a member yet
46997 research outputs found
Sort by
High performance computing and artificial intelligence algorithms for dimensionality reduction of turbulent flows
No full textTesi en modalitat de compendi de publicacionsTesi amb menció de Doctorat Internacional(English) This thesis presents a suite of methodologies for the dimensionality reduction of turbulent flow data, with a focus on high-fidelity simulations of external aerodynamics in industrial contexts, such as flow around simplified road vehicles. These simulations, typically performed on unstructured meshes with hundreds of millions of degrees of freedom, require scalable tools for analysis and modeling. All developments are implemented in pyLOM, an open-source Python library designed for terabyte-scale reduced-order modeling.
The work progresses in four main steps, all of them published and detailed in their corresponding peer-reviewed article. First, classical reduction techniques based on the singular value decomposition (SVD), such as proper orthogonal decomposition (POD), dynamic mode decomposition (DMD), and spectral POD (SPOD), are adapted for high-performance computing by exploiting parallel QR factorization. Strong and weak scalability tests demonstrate high efficiency, with communication during QR factorization identified as the main bottleneck. Such performance gains together with the parallel input/output capabilities of pyLOM helped to apply these algorithms to datasets which occupy several terabytes of data as the direct numerical simulation of the flow in the Stanford diffuser in 80 seconds.
Second, a convolutional neural network (CNN) variational autoencoder ($VAE) is developed for nonlinear dimensionality reduction, successfully capturing the temporal dynamics of the Windsor body back pressure with only two latent variables. The model effectively compresses snapshots of back pressure taken at yaw angles of 2.5º, 5º, and 10º. The projection of the mean pressure coefficient to the latent space yields an increasing linear evolution of the two latent variables with the yaw angle. The mean pressure coefficient distribution at yaw angle 7.5º is predicted with a mean error of 3.13% when compared to the results obtained by means of wall-modeled large eddy simulations (WMLES) after computing the values of the latent space with linear interpolation.
Both methodologies have been merged to create a novel method named Geometry-Agnostic Variational-autoencoder Integration (GAVI), replacing the SVD step with a VAE operating on QR-factorized data. GAVI provides compact latent spaces without requiring structured grids, achieving high energy recovery across diverse test cases: circular cylinder, Windsor body, and urban flows, with latent spaces of 3–6 variables recovering over 90% of flow energy. The only step involving high performance computing (HPC) in GAVI is the computation of the QR factorization. This operation is done in parallel using pyLOM and its economic cost for all cases tested is lower than 10€. The fit of the VAE to the R matrix can be done with a GPU that fits in a workstation or laptop.
Finally, a transformer-based closure strategy is proposed to compensate for energy loss in reduced models. By learning the spatial distribution of unresolved fluctuations, it improves reconstruction accuracy for complex unstructured domains, outperforming approaches based on super resolution generative adversarial networks (SRGAN) in both vehicle wakes and urban wind scenarios. The transformer model learns the probability density function of the missing fluctuations conditioned to the fluctuations already recovered by the model. Adding these fluctuations closes the energy gap between the original and the reconstructed data and improves the accuracy on both the instantaneous fields and the root mean square value of the fluctuations.(Català) Aquesta tesi presenta un conjunt de metodologies per a la reducció de la dimensionalitat de dades de fluxos turbulents, amb un enfocament en simulacions d’alta fidelitat d’aerodinàmica externa en contextos industrials, com ara el flux al voltant d'automòbils simplificats. Aquestes simulacions, normalment realitzades en malles no estructurades amb centenars de milions de graus de llibertat, requereixen eines escalables per a l’anàlisi i la modelització. Tots els desenvolupaments s’han implementat a pyLOM, una biblioteca de Python oberta dissenyada per a reduir dimensionalitat de dades de l'ordre de magnitud de terabytes.
El treball avança en quatre etapes principals, totes elles publicades i detallades en el seu corresponent article. En primer lloc, les tècniques clàssiques de reducció basades en la descomposició en valors singulars (SVD), com la descomposició ortogonal pròpia (POD), descomposició en modes dinàmics (DMD) i POD espectral (SPOD), s’han adaptat a la computació d’altes prestacions aprofitant la factorització QR en paral·lel. Les proves d'escalabilitat demostren una alta eficiència, identificant la comunicació durant la factorització QR com el principal coll d’ampolla. Aquests guanys de rendiment, juntament amb les capacitats d’entrada i sortida de dades en paral·lel de pyLOM, han permès aplicar aquests algorismes a conjunts de dades de diversos terabytes, com la simulació numèrica directa del flux en el difusor de Stanford.
En segon lloc, s’ha desenvolupat un autoencodificador variacional (VAE) basat en xarxes neuronals convolucionals (CNN) per a la reducció no lineal de la dimensionalitat. Aquesta estratègia és capaç de capturar amb èxit la dinàmica temporal de la pressió posterior del cotxe Windsor amb només dues variables latents. El model comprimeix de manera efectiva instantànies de la pressió a la superfície posterior del vehicle preses a angles de guinyada de 2.5º, 5º i 10º. La projecció del coeficient mitjà de pressió a l’espai latent mostra una evolució lineal creixent de les dues variables latents amb l’angle de guinyada. La distribució del coeficient mitjà de pressió a l’angle de guinyada 7.5º es prediu amb un error mitjà del 3.13% en comparació amb els resultats obtinguts mitjançant simulacions de grans escales amb model de paret (WMLES) després de calcular els valors de l’espai latent mitjançant interpolació lineal.
Ambdues metodologies s’han combinat per crear un mètode nou anomenat Geometry-Agnostic Variational-autoencoder Integration (GAVI), substituint el pas SVD per un VAE que opera sobre dades factoritzades amb QR. GAVI proporciona espais latents compactes sense necessitat de malles estructurades, assolint una alta recuperació d’energia en diversos casos de prova: cilindre, cotxe Windsor i fluxos urbans, amb espais latents de 3–6 variables que recuperen més del 90% de l’energia del flux. L’únic pas que requereix computació d'altes prestacions (HPC) en el GAVI és el càlcul de la factorització QR. Aquesta operació es realitza en paral·lel amb pyLOM i el cost econòmic per a tots els casos provats és inferior a 10€. L’ajust del VAE a la matriu R es pot fer amb una GPU que càpiga en un ordinador de sobretaula o portàtil.
Finalment, es proposa una estratègia basada en transformers per compensar la pèrdua d’energia en els models reduïts. Mitjançant l’aprenentatge de la distribució espacial de les fluctuacions no resoltes, millora l’exactitud de la reconstrucció en dominis no estructurats complexos, superant els enfocaments basats en xarxes generatives adverses de super resolució (SRGAN) tant en esteles de vehicles com en fluxes urbans. El model transformer aprèn la funció de densitat de probabilitat de les fluctuacions que falten condicionades a les fluctuacions ja recuperades pel model. Afegir aquestes fluctuacions tanca la bretxa energètica entre les dades originals i les reconstruïdes i millora l’exactitud tant dels camps instantanis com del valor quadràtic mitjà de les fluctuacions.(Español) Esta tesis presenta un conjunto de metodologías para la reducción de la dimensionalidad de datos de flujos turbulentos, con un enfoque en simulaciones de alta fidelidad de aerodinámica externa en contextos industriales, como el flujo alrededor de automóviles simplificados. Estas simulaciones, normalmente realizadas en mallas no estructuradas con cientos de millones de grados de libertad, requieren herramientas escalables para su análisis y modelado. Todos los desarrollos se han implementado en pyLOM, una biblioteca de Python de código abierto diseñada para reducir dimensionalidad de datos del orden de terabytes.
El trabajo avanza en cuatro etapas principales, todas publicadas y detalladas en su correspondiente artículo. En primer lugar, las técnicas clásicas de reducción basadas en descomposición en valores singulares (SVD), como la descomposición ortogonal propia (POD), descomposición en modos dinámicos (DMD) y POD espectral (SPOD), se han adaptado a la computación de altas prestaciones mediante la factorización QR en paralelo. Las pruebas de escalabilidad muestran alta eficiencia, identificando la comunicación durante la factorización QR como el principal cuello de botella. Estas mejoras en rendimiento, junto con las capacidades de entrada y salida de datos en paralelo de pyLOM, han permitido aplicar estos algoritmos a conjuntos de datos de varios terabytes, como la simulación numérica directa del flujo en el difusor de Stanford.
En segundo lugar, se ha desarrollado un autoencoder variacional (VAE) basado en redes neuronales convolucionales (CNN) para la reducción no lineal de la dimensionalidad. Esta estrategia es capaz de capturar con éxito la dinámica temporal de la presión trasera del coche Windsor con solo dos variables latentes. El modelo comprime eficazmente instantáneas de la presión en la superficie posterior del vehículo tomadas a ángulos de guiñada de 2.5º, 5º y 10º. La proyección del coeficiente medio de presión en el espacio latente muestra una evolución lineal creciente de las dos variables latentes con el ángulo de guiñada. La distribución del coeficiente medio de presión al ángulo de 7.5º se predice con un error medio del 3.13% frente a los resultados de simulaciones de grandes escalas con modelo de pared (WMLES), tras calcular los valores del espacio latente mediante interpolación lineal.
Ambas metodologías se han combinado para crear un nuevo método denominado Geometry-Agnostic Variational-autoencoder Integration (GAVI), sustituyendo el paso SVD por un VAE que opera sobre datos factorizados con QR. GAVI proporciona espacios latentes compactos sin necesidad de mallas estructuradas, alcanzando una alta recuperación de energía en diversos casos de prueba: cilindro, coche Windsor y flujos urbanos, con espacios latentes de 3–6 variables que recuperan más del 90% de la energía del flujo. El único paso que requiere computación de altas prestaciones (HPC) en GAVI es el cálculo de la factorización QR. Esta operación se realiza en paralelo con pyLOM y el coste económico para todos los casos probados es inferior a 10€. El ajuste del VAE a la matriz R puede hacerse con una GPU que cabe en un ordenador de sobremesa o portátil.
Finalmente, se propone una estrategia basada en transformers para compensar la pérdida de energía en modelos reducidos. Mediante el aprendizaje de la distribución espacial de las fluctuaciones no resueltas, mejora la exactitud de la reconstrucción en dominios no estructurados complejos, superando los enfoques basados en redes generativas adversarias de superresolución (SRGAN), tanto en estelas de vehículos como en flujos urbanos. El modelo transformer aprende la función de densidad de probabilidad de las fluctuaciones faltantes condicionadas a las fluctuaciones ya recuperadas. Añadir estas fluctuaciones cierra la brecha energética entre los datos originales y los reconstruidos, y mejora la precisión tanto de los campos instantáneos como del valor cuadrático medio de las fluctuaciones.DOCTORAT EN FÍSICA COMPUTACIONAL I APLICADA (Pla 2013
La culpa grave en la responsabilidad civil
No full textENG- This research endeavours to explore how gross negligence (or recklessness) acquires particular significance within the Law of Torts, distinguishing itself from ordinary negligence, which generally serves as the prevailing standard for the imposition of civil liability. The objective is to analyse the legal institutions wherein this type of fault assumes distinctive relevance, identifying the various modalities through which it may operate and the specific legal consequences that arise when such conduct is manifested within the legal order. The inquiry into the rationale behind this distinctive treatment entails the exploration of historical, cultural, social, philosophical, and political causes that have shaped or influenced the recognition of this category in various legal systems. The ultimate purpose is to uncover comparative commonalities that reasonably justify its application. To this end, the study engages with the most influential Continental European, Common Law, and Latin American legal systems—particularly those shaped by the Código de Andrés Bello—alongside the most relevant soft law instruments in this field: namely, the Principles of European Tort Law (PETL), the Draft Common Frame of Reference (DCFR), and the American Restatement (Second) of Torts. Through comparative analysis, the research shows that gross negligence is conceptually and normatively distinct from intent (dolus), yet a tendency toward their functional equivalence emerges in various jurisdictions. Such assimilation is generally accepted unless specific grounds exist to afford intent a differentiated legal treatment. Moreover, in certain contexts, gross negligence constitutes the sole foundation for liability, meaning that only conduct amounting to this level of fault enables the injured party to seek compensatory damages. This occurs in areas concerning economic relationships, personal autonomy and life planning, state liability -including the liability of public officials- and within patrimonial family and succession lawCAT- Aquest treball té per objecte estudiar l'especial rellevància que en la responsabilitat extracontractual te la “culpa greu” en determinades matèries, tot diferenciant-se així de la culpa lleu com a estàndard general perquè sigui procedent la responsabilitat civil. Amb aquest propòsit, s'analitzen les institucions jurídiques en què aquest tipus de negligència tindrà una significació particular, distingint les variades formes en què pot operar i els efectes específics que produeix quan s'observa aquesta conducta en la vida del Dret. La recerca de les raons que justifiquen aquest tractament distintiu implicarà la investigació de causes històriques, culturals, socials, filosòfiques i polítiques que operen o han intervingut en els diferents ordenaments en el moment de reconèixer aquesta categoria i que en poden justificar els resultats, amb la finalitat de trobar els criteris comparatius comuns que donen suport raonablement al seu ús. Amb aquesta finalitat, s'examinen els Ordenaments europeus continentals de major transcendència, així com ordenaments del Common Law i llatinoamericans –especialment els influïts pel Codi d'Andrés Bello-, juntament amb els instruments de soft law més rellevants en aquesta àrea del coneixement, com ara són els Principis de Dret Europeu de la Responsabilitat Civil (“ PETL”), el “Marc Comú de Referència” (“DCFR”) i el Restatement nord-americà. D'aquesta manera, s'observa que, encara que la culpa greu té diferències conceptuals i valoratives amb el dol, hi ha en l'àmbit del dret comparat una posició favorable a l'equiparació d'ambdós factors d'imputació, i se n'acostuma a acceptar l'assimilació mentre no hi concorrin raons específiques que justifiquin un tractament singularitzat del dol. A més, en certes hipòtesis, la culpa greu és fonament de responsabilitat civil, és a dir, que la víctima només podrà demanar la indemnització de perjudicis en la mesura que es materialitzi un comportament amb aquest nivell de negligència, tot podent-se configurar grups de casos, vinculats a danys en ocasió de les relacions econòmiques, l'autodeterminació i el pla de vida dels individus, la responsabilitat de l'Administració, dels seus funcionaris i dependents, així com el Dret de família patrimonial i successoriPrograma de Doctorat Interuniversitari en Dret, Economia i Empres
Approaching the function of a Lipid transfer protein and various miRNAs in the formation of the Arabidopsis root periderm
No full textENG- This thesis aims to explore the two knowledge gaps exposed above. First, we identified a gene that codes for an LTP, which was overexpressed in phellem and other suberized structures of different plant species. To characterize this LTP we analysed Arabidopsis mutants deficient in this gene. The root suberized tissues of these mutants showed a high and specific reduction of alkyl caffeates in suberin-associated waxes indicating that the LTP is required to deposit these compounds in the su-berized root tissues. We also observed a slight but increased permeability of the mutant seeds, in agreement with defects in their outer suberized seed coat. Unexpectedly, these mutant plants showed a variable but sometimes higher resistance to Ralstonia solanacearum, a pathogen that ini-tially colonizes the root. Although unexpected, this interesting result might indicate some metabolic rerouting and needs further assessment. Overall, while further research is needed, these results high-light the relationship between LTP and suberized tissues.
Second, we identified the most relevant miRNA by comparing the miRNA expression profile of Quer-cus spp. barks exhibiting different kinds of periderm. Specifically, we classified them in cork-type barks and rhytidome-type barks, the former showing a thick and unique periderm consisting of sev-eral layers, and the latter showing several thin periderms mixed with other tissues. We selected a subset of miRNAs upregulated in cork-type barks and we identified their Arabidopsis orthologues. The promoters of some of these miRNAs were active in Arabidopsis root periderm. To uncover the molecular role of these miRNAs, we generated Arabidopsis plants specifically engineered to se-quester and block the activity of selected miRNAs in tissues involved in periderm formation or in the periderm itself. Some developmental defects were observed, particularly when secondary growth was stimulated by phytohormones. However, the results showed variability, and the effects were relatively modest. In summary, these results provide a set of candidate miRNAs for periderm for-mation and set the basis for the systematic characterization of miRNAs in the Arabidopsis root peri-dermCAT- En aquesta tesi, s’han explorat aquests dos buits de coneixement. D’una banda, s’ha identificat una LTP induïda en estructures suberitzades de diverses espècies i, per tal de caracteritzar la funció d’aquesta proteïna s’han analitzat plantes d’Arabidopsis que no presenten aquest gen. Els teixits suberitzats de les arrels d’aquestes plantes presentaven un reducció significativa d’alquil cafeats en les ceres associades a la suberina, el que indica que es requereix aquesta LTP per l’acumulació d’aquests compostos en els teixits suberitzats de les arrels. També vam observar un lleuger incre-ment en la permeabilitat de les llavors d’aquest mutants, el que concordaria amb defectes en la suberificació de la coberta de la llavor. Sorprenentment, aquestes plantes mostren una resistència variable, però alguns cops incrementada, a Ralstonia solanacearum, un patogen que inicialment co-lonitza l’arrel. Tot i que inesperat, aquest resultat podria indicar alguna redistribució metabòlica i necessita ser re-avaluada. En conjunt, tot i que cal seguir investigant, aquests resultats posen de relleu la relació de la LTP amb els teixits suberitzats.
De l’altra, s’han identificat els miRNAs més rellevants comparant el perfil d’expressió de miRNAs de les escorces de Quercus spp. que mostren diferent tipus de peridermes. Concretament, vam classifi-car les escorces en tipus suro i tipus ritidoma. Les primeres mostrant un periderma gruixut que con-sisteix de diverses capes, i les últimes una successió de peridermes fins barrejats amb altres teixits. Vam seleccionar un subconjunt de miRNAs que es trobaven induïts en escorces tipus suro i vam iden-tificar els seus ortòlegs en Arabidopsis. Els promotors d’alguns d’aquests miRNAs eren actius en el periderma d’arrel d’Arabidopsis. Per avaluar aquests miRNAs a nivell molecular, vam generar plantes d’Arabidopsis modificades específicament per a segrestar i bloquejar l’activitat dels miRNAs selecci-onats en el periderma o en teixits involucrats en la seva formació. Vam detectar alguns defectes en el desenvolupament, particularment quan estimulàvem el creixement secundari amb fitohormones. Tot i així, els resultats mostraven variabilitat i els defectes eren més aviat modestos. En resum, aquests resultats proporcionen un grup de miRNA candidats per la formació del periderma i senten les bases per a la caracterització sistemàtica dels miRNAs en el periderma de l’arrel d’ArabidopsisPrograma de Doctorat en Biologia Molecular, Biomedicina i Salu
ArgenMoneda: Una manera fácil de aprender el manejo del dinero jugando con TIC para niños con Síndrome de Down
No full text[spa] Durante la última década la tecnología educativa emerge como una pieza fundamental para potenciar el aprendizaje de estudiantes con dificultades cognitivas. En ese contexto la propuesta ArgenMoneda se concibió como una herramienta complementaria al aula tradicional a fin de reforzar la enseñanza de las matemáticas, fusionando estrategias para el aprendizaje de conceptos de las matemáticas y la gestión del dinero. Se centra en facilitar el abordaje temático, y al mismo tiempo favorecer la autonomía personal, un aspecto esencial en la vida diaria de las personas con dificultades cognitivas. Se ha empleado la metodología de Investigación Basada en el Diseño con el objetivo de desarrollar el juego serio ArgenMoneda. Esta idea surge de la detección de una carencia de recursos educativos digitales para estudiantes con discapacidad en el nordeste argentino. Se realizaron dos iteraciones con poblaciones de N=10, utilizando distintos instrumentos de recolección de datos como ficha de registro de observación, cuestionario de evaluación de los participantes y analíticas de juego. Como resultado teórico de esta investigación se obtuvieron principios de diseño y una estructura (framework) para el desarrollo de juegos serios, estos resultados teóricos son una base preliminar para futuras investigaciones en esta área. Las conclusiones del presente trabajo de investigación constituyen una aproximación para la conjunción de estrategias didácticas con las mecánicas de los juegos serios como potenciadoras del aprendizaje de estudiantes con Síndrome de Down, contribuyendo así a fortalecer la inclusión educativa. La integración de tecnología educativa se posiciona como una herramienta transformadora para mejorar el acceso, la participación y el rendimiento en matemáticas para estudiantes con dificultades cognitivas.[cat] Durant l'última dècada, la tecnologia educativa ha emergit com una peça fonamental per potenciar l'aprenentatge dels estudiants amb dificultats cognitives. En aquest context, la proposta ArgenMoneda es va concebre com una eina complementària a l'aula tradicional amb l'objectiu de reforçar l'ensenyament de les matemàtiques, fusionant estratègies per a l'aprenentatge de conceptes matemàtics i la gestió dels diners. Es centra a facilitar l'abordatge temàtic, alhora que afavoreix l'autonomia personal, un aspecte essencial en la vida diària de les persones amb dificultats cognitives. Es va utilitzar la metodologia d'Investigació Basada en el Disseny (DBR) per desenvolupar el joc seriós ArgenMoneda. Aquesta idea va sorgir de la detecció de la manca de recursos educatius digitals per a estudiants amb discapacitat al nord-est argentí. Es van realitzar dues iteracions amb poblacions de N=10, utilitzant diferents instruments de recollida de dades com fitxes de registre d'observació, qüestionaris d'avaluació dels participants i analítiques del joc. Com a resultat teòric d'aquesta investigació, es van obtenir principis de disseny i un marc de treball per al desenvolupament de jocs seriosos. Aquests resultats teòrics són una aproximació per a futures investigacions en aquesta àrea. Les conclusions del present treball d'investigació constitueixen una aproximació a la confluència d'estratègies didàctiques amb les mecàniques dels jocs seriosos com a potenciadores de l'aprenentatge dels estudiants amb síndrome de Down, contribuint així a enfortir la inclusió educativa. La integració de tecnologia educativa es posiciona com una eina transformadora per millorar l'accés, la participació i el rendiment en matemàtiques per a estudiants amb dificultats cognitives.[eng] Over the past decade, educational technology has emerged as a fundamental tool for enhancing the learning experience of students with cognitive disabilities. In this context, the ArgenMoneda proposal was conceived as a complementary tool to the traditional classroom, aimed at reinforcing mathematics education by merging strategies for learning mathematical concepts and money management. It focuses on facilitating thematic learning while also promoting personal autonomy, a crucial aspect of daily life for individuals with cognitive difficulties. The Design-Based Research (DBR) methodology was employed to develop the serious game ArgenMoneda. This idea arose from identifying a lack of digital educational resources for students with disabilities in northeastern Argentina. Two iterations were conducted with populations of N=10, using various data collection tools such as observation record forms, participant evaluation questionnaires, and game analytics. As a theoretical outcome of this research, design principles and a framework for serious game development were obtained. These theoretical results provide a foundation for future research in this area. The conclusions of this research contribute to the integration of didactic strategies with serious game mechanics, enhancing the learning process for students with Down syndrome, thus strengthening educational inclusion. The integration of educational technology is positioned as a transformative tool to improve access, participation, and performance in mathematics for students with cognitive disabilities.Doctorat en Tecnologia Educativ
Efectos fenotípicos y resistencia asociada a la adaptación de Listeria monocytogenes a concentraciones subinhibitorias de desinfectantes de uso alimentario
No full textLa seguretat alimentària és un dels principals reptes de la indústria alimentària actual, i la higiene de superfícies industrials és un punt crític, sobretot en entorns de post processament. La presència de biofilms, zones de difícil accés i l'aplicació desigual de desinfectants poden exposar els bacteris a concentracions subinhibitòries de biocides, afavorint adaptacions que comprometen l'eficàcia higiènica.
Listeria monocytogenes, per la seva capacitat de formar biofilms, resistir ambients hostils i adherir-se a superfícies, és un patogen persistent rellevant per a la salut pública. Aquesta tesi doctoral avalua l’impacte de l’exposició prolongada a dosis subinhibitòries de tres desinfectants habituals clorur de benzalconi (BKC), àcid peracètic (PAA) i hipoclorit sòdic (HS) sobre diversos fenotips de L. monocytogenes: formació de biofilms, hidrofobicitat superficial, resistència a antimicrobians i supervivència en formatge Mahón-Menorca.
Inicialment, es va avaluar la susceptibilitat als desinfectants. El BKC fou el més eficaç contra les soques salvatges, però també el que va induir major tolerància després de l’adaptació, amb increments de fins a 70 vegades en la MIC. L’HS requerí concentracions molt més altes per ser bactericida, mentre que el PAA mostrà una eficàcia intermèdia. L’anàlisi multivariant revelà que HS provocà els canvis fenotípics més marcats.
La formació de biofilms es va mantenir elevada després de l’adaptació a BKC, amb estructures més compactes i organitzades. En canvi, l’adaptació a PAA i HS reduí l’adhesió en algunes soques, tot i que es van observar cúmuls cel·lulars aïllats.
L'hidrofobicitat superficial, analitzada amb la tècnica MATS, va augmentar significativament en soques adaptades a PAA i HS. Les soques salvatges eren majoritàriament dèbilment hidrofòbiques (<20%). No obstant això, no es trobà correlació directa entre hidrofobicitat i biofilm, suggerint mecanismes reguladors diferents.
Les soques salvatges van mostrar sensibilitat elevada als antibiòtics, però l’adaptació a BKC va incrementar significativament la resistència, especialment a antibiòtics clínics com ampicil·lina i gentamicina. El 85% de les soques adaptades a BKC es classificaren com a multiresistents. El PAA no induí canvis fenotípics destacables, mentre que l’HS provocà respostes variables segons la soca.
Finalment, es va estudiar la supervivència de la soca CECT 5672 (salvatge i adaptada) en formatge Mahón-Menorca semicurat i curat. Les soques adaptades a BKC van mostrar major persistència, especialment al formatge curat. Les soques adaptades a HS també persistiren més temps, mentre que l’adaptació a PAA no aportà cap avantatge clar.
En conclusió, l’adaptació a BKC representa el major risc sanitari, en afavorir persistència i multiresistència. L’HS tingué un efecte intermedi i el PAA es mostrà com el desinfectant més segur. Aquests resultats destaquen la importància d’estratègies de desinfecció racionals, evitant exposicions subinhibitòries i afavorint la rotació de biocides. Comprendre l’adaptació bacteriana és clau per evitar la selecció de soques resistents i protegir la salut pública.La seguridad alimentaria es uno de los principales retos de la industria alimentaria moderna, siendo la higiene de superficies industriales un punto crítico, especialmente en zonas de manipulación post-proceso. La presencia de biofilms, zonas de difícil acceso y una aplicación desigual de desinfectantes favorecen la exposición de bacterias a concentraciones subinhibitorias de biocidas, lo que puede inducir adaptaciones que comprometen la eficacia higiénica.
Listeria monocytogenes, por su capacidad de formar biofilms, resistir ambientes hostiles y adherirse a superficies, representa un patógeno persistente de gran relevancia para la salud pública. Esta tesis doctoral estudia el impacto de la exposición prolongada a dosis subinhibitorias de tres desinfectantes comunes (cloruro de benzalconio (BKC), ácido peracético (PAA) e hipoclorito de sodio (HS)) sobre diferentes aspectos fenotípicos de L. monocytogenes, como la formación de biofilms, la hidrofobicidad superficial, la resistencia antimicrobiana y la supervivencia en queso Mahón-Menorca.
Inicialmente, se evaluó cómo la adaptación a los desinfectantes afecta los valores de MIC y MBC. BKC resultó el más eficaz frente a cepas salvajes, pero también el que indujo los mayores incrementos de tolerancia tras la adaptación, con aumentos de hasta 70 veces en MIC. HS requirió concentraciones mucho más altas para ejercer efecto bactericida, mientras que PAA mostró una capacidad intermedia. Los análisis multivariantes revelaron que HS provocó los cambios fenotípicos más marcados, mientras que la adaptación a BKC y PAA fue más variable.
En cuanto a la formación de biofilms, las cepas salvajes mostraron una elevada capacidad, con valores entre 6,4 y 7,5 log UFC/cm². La adaptación a BKC mantuvo alta capacidad biofilm, con estructuras más compactas y organizadas. Por el contrario, la adaptación a PAA y HS redujo la adhesión en algunas cepas, aunque en ciertos casos se observaron cúmulos celulares aislados.
La hidrofobicidad superficial se analizó mediante la técnica MATS, destacando el hexadecano como disolvente más discriminativo. Las cepas salvajes mostraron hidrofobicidad baja (<20%), mientras que la adaptación a PAA y HS incrementó notablemente este valor en la mayoría de las cepas. No obstante, no se halló correlación directa entre hidrofobicidad y formación de biofilms, indicando mecanismos reguladores distintos.
Respecto a la resistencia a antibióticos, las cepas salvajes fueron generalmente sensibles, pero la adaptación a BKC generó un aumento preocupante en la resistencia, especialmente a antibióticos clínicos como ampicilina y gentamicina. Un 85% de las cepas adaptadas a BKC fueron clasificadas como multirresistentes y algunas como extensamente o panresistentes. PAA indujo escasos cambios fenotípicos, mientras que HS generó respuestas variables según la cepa.
Finalmente, se estudió la supervivencia de la cepa CECT 5672 (salvaje y adaptada) en queso Mahón-Menorca semicurado y curado. La cepa adaptada a BKC presentó mayor tolerancia y persistencia, especialmente en el queso curado, probablemente favorecida por su menor actividad de agua y mayor contenido de sal. La cepa adaptada a HS también mostró una mayor supervivencia que la salvaje, mientras que la adaptación a PAA no ofreció ventajas claras.
En conclusión, la adaptación a BKC representa el mayor riesgo sanitario, al favorecer tanto la persistencia como la multirresistencia. HS mostró un comportamiento intermedio y PAA emergió como el desinfectante más seguro. Estos hallazgos refuerzan la necesidad de estrategias de desinfección racionales, que eviten la exposición subinhibitoria y promuevan el uso rotativo o combinado de biocidas. Comprender los mecanismos de adaptación bacteriana es clave para evitar la selección de cepas resistentes y proteger la salud pública.Food safety is one of the major challenges facing the modern food industry, with industrial surface hygiene being a critical point, especially in post-processing environments. The presence of biofilms, hard-to-reach areas, and uneven disinfectant application can expose bacteria to subinhibitory concentrations of biocides, promoting adaptations that compromise hygiene effectiveness.
Listeria monocytogenes, due to its ability to form biofilms, resist hostile environments, and adhere to surfaces, is a persistent pathogen of public health concern. This PhD thesis explores the impact of prolonged exposure to subinhibitory doses of three common disinfectants benzalkonium chloride (BKC), peracetic acid (PAA), and sodium hypochlorite (HS) on L. monocytogenes phenotypes such as biofilm formation, surface hydrophobicity, antimicrobial resistance, and survival in Mahón-Menorca cheese.
Initially, susceptibility to disinfectants was assessed. BKC was the most effective against wild strains but also induced the highest tolerance after adaptation, with MIC increases up to 70-fold. HS required much higher concentrations for bactericidal effect, while PAA had intermediate efficacy. Multivariate analyses revealed that HS caused the most marked phenotypic changes, while responses to BKC and PAA were more heterogeneous.
Biofilm formation remained high after BKC adaptation, with more compact and structured biofilms. In contrast, adaptation to PAA and HS reduced adhesion in some strains, though isolated cell clusters were still observed.
Surface hydrophobicity, assessed via MATS technique, increased significantly in most strains adapted to PAA and HS. Wild strains were mostly weakly hydrophobic (<20%). However, no direct correlation was found between hydrophobicity and biofilm production, suggesting different regulatory mechanisms.
Wild-type L. monocytogenes strains were highly sensitive to antibiotics, but BKC adaptation significantly increased resistance, especially to clinically relevant antibiotics like ampicillin and gentamicin. About 85% of BKC-adapted strains were classified as multidrug-resistant. PAA caused minimal changes, while HS led to strain-dependent variable responses.
Finally, the survival of strain CECT 5672 (wild and adapted) was tested in semi-cured and cured Mahón-Menorca cheese. BKC-adapted strains showed higher persistence, particularly in cured cheese, possibly due to lower water activity and higher salt. HS-adapted strains also persisted longer than wild strains, while PAA adaptation offered no clear survival advantage.
In conclusion, BKC adaptation poses the greatest health risk, promoting both persistence and multidrug resistance. HS showed intermediate effects, and PAA proved the safest. These results highlight the importance of rational disinfection strategies that avoid subinhibitory exposure and favor biocide rotation. Understanding bacterial adaptation is key to controlling resistant strains and safeguarding public health.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Ciència dels Aliment
Análisis multidimensional del miedo al crimen de los habitantes de zonas urbanas de Colombia: 2013-2022
No full textAquesta tesi doctoral analitza la por al crim a les zones urbanes de Colòmbia entre els anys 2013 i 2022, en el marc de la implementació de l’Acord de Pau amb les FARC-EP. L’estudi adopta un enfocament multidimensional que integra factors individuals, socials i contextuals, combinant mètodes quantitatius i qualitatius. Primerament, s’examina el context polític i institucional del país, posant èmfasi en la desconfiança ciutadana i la fragmentació estatal. A continuació, s’identifiquen els principals determinants de la por al crim mitjançant l’anàlisi estadística de l’Enquesta de Convivència i Seguretat Ciutadana, destacant variables com la victimització, la percepció d’incivilitat i la confiança institucional. Finalment, s’estudia el cas de Barranquilla, on s’aprofundeix en les experiències subjectives de la por mitjançant entrevistes semiestructurades. Els resultats mostren que la por al crim no depèn només dels delictes reals, sinó també de percepcions simbòliques i dinàmiques socials que amplifiquen la inseguretat. La recerca conclou amb propostes per a polítiques públiques més integrals, orientades a enfortir la seguretat ciutadana com a condició clau per a la construcció de la pau a Colòmbia.Esta tesis doctoral analiza el miedo al crimen en las zonas urbanas de Colombia entre 2013 y 2022, en el contexto de la implementación del Acuerdo de Paz con las FARC-EP. Se parte de un enfoque multidimensional que considera factores individuales, sociales y contextuales, integrando métodos cuantitativos y cualitativos. En primer lugar, se examina el contexto político, social e institucional del país, resaltando la persistente desconfianza ciudadana y la fragmentación institucional. Posteriormente, se identifican los principales determinantes del miedo al crimen a través del análisis estadístico de la Encuesta de Convivencia y Seguridad Ciudadana, revelando el peso de variables como la victimización, la percepción de incivilidad y la confianza en las instituciones. Finalmente, se realiza un estudio de caso en Barranquilla, que profundiza en las experiencias subjetivas del miedo a través de entrevistas semiestructuradas. Los resultados evidencian que el miedo al crimen no se explica únicamente por la criminalidad real, sino por percepciones simbólicas y dinámicas sociales que refuerzan la inseguridad. La tesis concluye con propuestas para el diseño de políticas públicas más integrales, que fortalezcan la seguridad ciudadana como pilar para la consolidación de la paz en Colombia.This doctoral thesis analyzes fear of crime in urban areas of Colombia between 2013 and 2022, within the framework of the Peace Agreement with the FARC-EP. It adopts a multidimensional approach that considers individual, social, and contextual factors, using both quantitative and qualitative methods. The first stage explores the political and institutional context, highlighting persistent public distrust and state fragmentation. Then, the study identifies the main determinants of fear of crime through statistical analysis of the Citizen Coexistence and Security Survey, emphasizing the role of victimization, perceptions of disorder, and institutional trust. A case study in Barranquilla delves into subjective experiences of fear using semi-structured interviews. The findings show that fear of crime is not solely driven by actual criminal events but also by symbolic perceptions and social dynamics that reproduce insecurity. The thesis concludes with recommendations for comprehensive public policies that strengthen citizen security as a fundamental condition for sustainable peacebuilding in Colombia.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Ciència Política, Polítiques Públiques i Relacions Internacional
The new politics of minimum income reform: class, territory, and values
No full textAquesta tesi teoritza i demostra empíricament com els canvis relatius tant als conflictes polítics tradicionals com als més emergents han reestructurat la competició electoral i les coalicions polítiques envers les polítiques de renda mínima al sud d’Europa. L’argument de la tesi es divideix en dues parts. En primer lloc, es sosté que les reformes de renda mínima garantida en el context post-crisi no només es veuen influïdes pels conflictes polítics tradicionals, com la classe social i la religió, sinó també per un conflicte moral i de valors entorn dels drets i deures dels potencials beneficiaris. S'argumenta, doncs, que aquest conflicte condiciona la posició dels partits: els socialdemòcrates tendeixen a defensar polítiques més progressistes quan els nous partits d'esquerra tenen una forta presència electoral, però es desplacen cap a enfocaments més autoritaris de política social quan en l’escenari polític prevalen els partits d’extrema dreta. En segon lloc, s'argumenta que el conflicte centre-perifèria ha passat de ser una font de tensió a convertir-se en un mecanisme per construir consens. Mentre que els partits no estatals tradicionalment s’oposaven a les polítiques de renda mínima a escala nacional per protegir la seva autonomia institucional i legitimitat política, l’augment del nombre de perceptors en els sistemes regionals de benestar ha fomentat coalicions multinivell basades en intercanvis polítics que generen beneficis econòmics i polítics mutus. Aquesta tesi demostra que la diferent reconfiguració dels conflictes tradicionals i emergents a Portugal i Espanya, en comparació amb Itàlia, explica la formació de coalicions polítiques distintes que, finalment, han marcat l’adopció de reformes de renda mínima més orientades als drets o al workfare. La tesi comença amb un estudi transversal de sis països europeus per oferir evidència empírica dels canvis en els esquemes de renda mínima entre 2008 i 2022, il·lustrant divergència els països estudiats. A continuació, el primer argument teòric es posa a prova mitjançant un disseny comparatiu de sistemes similars al sud d’Europa, mentre que el segon s’explora a través d’un estudi inductiu i aprofundit del cas espanyol.Esta tesis teoriza y demuestra empíricamente cómo los cambios relativos tanto en los conflictos políticos tradicionales como en los más emergentes han reestructurado la competencia electoral y las coaliciones políticas en torno a las políticas de renta mínima en el sur de Europa. El argumento de la tesis se divide en dos partes. En primer lugar, se sostiene que las reformas de renta mínima garantizada en el contexto post-crisis no solo están influenciadas por los conflictos políticos tradicionales, como la clase social y la religión, sino también por un conflicto moral y de valores respecto a los derechos y deberes de los posibles beneficiarios. Se argumenta, por tanto, que este conflicto condiciona la posición de los partidos: los socialdemócratas tienden a defender políticas más progresistas cuando los nuevos partidos de izquierda tienen una fuerte presencia electoral, pero se desplazan hacia enfoques más autoritarios de política social cuando en el escenario político prevalecen los partidos de extrema derecha. En segundo lugar, se plantea que el conflicto centro-periferia ha pasado de ser una fuente de tensión a convertirse en un mecanismo para construir consenso. Mientras que los partidos no estatales tradicionalmente se oponían a las políticas de renta mínima a escala nacional para proteger su autonomía institucional y legitimidad política, el aumento del número de perceptores en los sistemas regionales de bienestar ha fomentado coaliciones multinivel basadas en intercambios políticos que generan beneficios económicos y políticos mutuos. Esta tesis demuestra que la diferente reconfiguración de los conflictos tradicionales y emergentes en Portugal y España, en comparación con Italia, explica la formación de coaliciones políticas distintas que, finalmente, han marcado la adopción de reformas de renta mínima más orientadas hacia los derechos o hacia el workfare. La tesis comienza con un estudio transversal de seis países europeos para ofrecer evidencia empírica de los cambios en los esquemas de renta mínima entre 2008 y 2022, ilustrando la divergencia entre los países estudiados. A continuación, el primer argumento teórico se pone a prueba mediante un diseño comparativo de sistemas similares en el sur de Europa, mientras que el segundo se explora a través de un estudio inductivo y profundo del caso español.This dissertation theorises and empirically traces how shifts in both traditional and emerging cleavages have reshaped the politics of minimum income reform in Southern Europe. It argues that while multiple cleavages within fragmented party systems have historically hindered comprehensive reforms in the field, the rise of new political conflicts alongside the reconciliation of older ones may have transformed multidimensional politics into a space for consensus-building. The argument unfolds in two parts. First, it contends that post-industrial minimum income reforms are shaped not only by traditional cleavages such as class and religion, but also by a moral, value-based conflict over the rights and duties of welfare recipients. This conflict influences party positioning: social democrats tend towards more progressive policies when left-libertarian parties are strong but shift towards restricted, authoritarian approaches where radical right parties prevail. Second, it argues that the centre-periphery conflict has shifted from a source of tension to a consensus-building mechanism. Whereas non-statewide parties traditionally opposed national social assistance to protect their institutional autonomy and political legitimacy, rising caseloads in regional welfare systems have fostered multi-level coalitions based on political exchanges yielding mutual economic and political gains. Empirically, this thesis illustrates that differing reconfiguration of both traditional and emerging cleavages in Portugal and Spain, compared to Italy, accounts for the formation of distinct political coalitions that ultimately shaped the adoption of either more rights-based or workfare-oriented minimum income reforms in Southern Europe. This dissertation first provides a cross-sectional study of six European countries to map changes in minimum income schemes from 2008 to 2022 to illustrate policy divergence. Then, the first theoretical argument is tested through a comparative, similar-systems design in Europe’s south, while the second is explored via an inductive, in-depth case study of Spain.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Ciència Política, Polítiques Públiques i Relacions Internacional
Enamel growth lines in deciduous teeth: Life history reconstruction in ancient populations
No full textL’esmalt dental de les dents decidues conserva registres biològics de la vida prenatal i postnatal primerenca, oferint un arxiu valuós per reconstruir les històries de vida en poblacions antigues. Aquesta tesi investiga les línies de creixement de l’esmalt i la distribució d’elements traça en dents decidues humanes per refinar els mètodes d’estimació d’edat i millorar la comprensió dels patrons de mortalitat infantil en contextos arqueològics.
La hipòtesi central planteja que combinar la histologia dental amb l’anàlisi d’elements traça augmenta la precisió per identificar l’esdeveniment del naixement mitjançant la Línia Neonatal (LNN), fins i tot en mostres alterades arqueològicament. Els objectius principals van ser avaluar l’eficàcia de la histologia en l’estimació d’edat, reconstruir els patrons de mortalitat infantil, validar la microfluorescència de raigs X de sincrotró (SR-µXRF) per a la identificació de la LNN, i examinar la preservació d’elements traça en l’esmalt arqueològic.
Es van analitzar 68 dents decidues de contextos moderns (col·lecció osteològica de Granada) i arqueològics (jaciments de l’Edat del Ferro i medievals). Cada dent es va seccionar i observar amb microscòpia de llum polaritzada i transmesa per identificar els marcadors de creixement i calcular el temps de formació de la corona. El període de formació de la corona prenatal (pCFT), que abasta des de l’inici de la formació fins al naixement, es va comparar amb valors establerts per confirmar la presència de la LNN. A més, 18 dents es van analitzar per SR-µXRF als sincrotrons ALBA i ESRF.
Els resultats histològics van demostrar una alta precisió en les estimacions d’edat en mostres modernes, confirmant la seva aplicabilitat arqueològica. En tots els individus que van sobreviure al naixement, la LNN era present i els valors de pCFT concordaven amb els límits per a nadons a terme, reforçant la validesa de la LNN com a marcador de naixement viu. En dents amb esmalt en formació, les estimacions d’edat coincidien gairebé exactament amb les edats registrades, amb subestimacions mínimes (≤2 dies). En individus amb la corona completada, el càlcul del temps postnatal va subestimar la supervivència, reflectint una limitació dels mètodes basats només en l’esmalt.
En les mostres arqueològiques, l’anàlisi histològica va establir l’edat cronològica de 38 infants procedents de poblats ibers, amb edats que oscil·laven des de la setmana 30 de gestació fins al segon mes postnatal. La distribució d’edats indica un patró de mortalitat attricional, amb gairebé la meitat dels infants morts en el període perinatal, incloent-hi els parts prematurs. Aquests resultats donen suport a la hipòtesi que la mortalitat es devia principalment a causes naturals.
Geoquímicament, els perfils elementals de Ca, P i Zn des de la superfície externa de l’esmalt fins a la unió amelodentinària (EDJ) en dents modernes van ser similars als de les mostres arqueològiques recents, indicant una bona preservació. La LNN mostrava lleuger augment de Zn i una disminució de P. El Zn seguia un patró dependent de la maduració: era pla en dents deciduous d'infants amb menys de 37 dies de vida, però mostrava enriquiment prop de la superfície en dents d’infants amb un any de supervivència. Aquest perfil, amb màxim a la LNN, reflectia una sobreimpressió progressiva durant la maduració.
Altres elements com Fe, Mn, Cu i Ba eren més abundants en mostres arqueològiques, senyal de canvis diagenètics a l’esmalt extern i la dentina. No obstant això, l’esmalt intern mantenia el senyal biogènic original.
La integració de l’anàlisi histològica i geoquímica millora les estimacions d’edat i ofereix informació crucial sobre les condicions de vida i salut infantil en el passat, aportant eines útils per a la bioarqueologia, la paleodemografia i l’antropologia forense.El esmalte dental de los dientes deciduos conserva registros biológicos de la vida prenatal y postnatal temprana, ofreciendo un archivo valioso para reconstruir las historias de vida en poblaciones antiguas. Esta tesis investiga las líneas de crecimiento del esmalte y la distribución de elementos traza en dientes deciduos humanos para refinar los métodos de estimación de edad y mejorar la comprensión de los patrones de mortalidad infantil en contextos arqueológicos.
La hipótesis central plantea que combinar la histología dental con el análisis de elementos traza aumenta la precisión para identificar el evento del nacimiento mediante la Línea Neonatal (LNN), incluso en muestras alteradas arqueológicamente. Los objetivos principales fueron evaluar la eficacia de la histología en la estimación de edad, reconstruir los patrones de mortalidad infantil, validar la microfluorescencia de rayos X de sincrotrón (SR-µXRF) para la identificación de la LNN, y examinar la preservación de elementos traza en el esmalte arqueológico.
Se analizaron 68 dientes deciduos de contextos modernos (colección osteológica de Granada) y arqueológicos (yacimientos de la Edad del Hierro y medievales). Cada diente fue seccionado y observado con microscopía de luz polarizada y transmitida para identificar los marcadores de crecimiento y calcular el tiempo de formación de la corona. El período de formación prenatal de la corona (pCFT), que abarca desde el inicio de la formación hasta el nacimiento, se comparó con valores establecidos para confirmar la presencia de la LNN. Además, 18 dientes fueron analizados mediante SR-µXRF en los sincrotrones ALBA y ESRF.
Los resultados histológicos demostraron una alta precisión en las estimaciones de edad en muestras modernas, confirmando su aplicabilidad arqueológica. En todos los individuos que sobrevivieron al nacimiento, la LNN estaba presente y los valores de pCFT concordaban con los límites para recién nacidos a término, reforzando la validez de la LNN como marcador de nacimiento vivo. En dientes con esmalte en formación, las estimaciones de edad coincidían casi exactamente con las edades registradas, con subestimaciones mínimas (≤2 días). En individuos con la corona completada, el cálculo del tiempo postnatal subestimó la supervivencia, reflejando una limitación de los métodos basados solo en esmalte.
En las muestras arqueológicas, el análisis histológico estableció la edad cronológica de 38 infantes procedentes de poblados iberos, con edades que oscilaron desde la semana 30 de gestación hasta el segundo mes postnatal. La distribución de edades indica un patrón de mortalidad atricional, con casi la mitad de los infantes fallecidos en el periodo perinatal, incluyendo partos prematuros. Estos resultados apoyan la hipótesis de que la mortalidad se debió principalmente a causas naturales.
Geoquímicamente, los perfiles elementales de Ca, P y Zn desde la superficie externa del esmalte hasta la unión esmalte-dentina (EDJ) en dientes modernos fueron similares a los de muestras arqueológicas recientes, indicando buena preservación. La LNN mostró un ligero aumento de Zn y una disminución de P. El Zn seguía un patrón dependiente de la maduración: era plano en dientes deciduos de infantiles con menos de 37 días de vida, pero mostraba enriquecimiento cerca de la superficie en dientes de infantes con un año de supervivencia. Este perfil, con un máximo en la LNN, reflejaba una sobreimpresión progresiva durante la maduración.
Otros elementos como Fe, Mn, Cu y Ba eran más abundantes en muestras arqueológicas, señal de cambios diagenéticos en el esmalte externo y la dentina. Sin embargo, el esmalte interno mantenía la señal biogénica original.
La integración del análisis histológico y geoquímico mejora las estimaciones de edad y ofrece información crucial sobre las condiciones de vida y salud infantil en el pasado, aportando herramientas útiles para la bioarqueología, la paleodemografía y la antropología forense.Deciduous tooth enamel preserves biological events from prenatal and early postnatal life, offering a valuable archive for reconstructing life histories in ancient populations. This dissertation investigates enamel growth lines and trace element distributions in human deciduous teeth to refine age estimation methods and improve our understanding of infant mortality patterns in archaeological contexts.
The central hypothesis posits that combining dental histology with trace element analysis enhances the precision of identifying the birth event via the Neonatal Line (NNL), even in archaeologically altered samples. The research objectives were to assess the accuracy of histological age estimation methods, reconstruct infant mortality patterns in ancient populations, validate synchrotron micro X-ray fluorescence (SR-µXRF) for NNL identification, and examine trace element preservation in archaeological enamel.
The study analyzed 68 deciduous teeth from modern (Granada osteological collection) and archaeological contexts (Iron Age and medieval sites). Each tooth was sectioned and examined under polarized and transmitted light microscopy to identify growth markers and calculate crown formation timing. Prenatal crown formation time (pCFT), corresponding to the interval from the start of enamel formation to birth, was compared with established ranges to confirm NNL presence. Additionally, 18 teeth were selected for SR-µXRF trace element analysis at ALBA and ESRF synchrotron facilities.
Histological analysis demonstrated high accuracy in age estimation when tested against modern samples, confirming its applicability to archaeological contexts. In all modern individuals who survived birth, the NNL was present, and pCFT values fell within expected full-term birth ranges, reinforcing the NNL’s validity as a live birth marker. Age estimates closely matched recorded ages in individuals with still-forming enamel, with minor underestimations (≤2 days). For those with completed crowns, postnatal CFT underestimated survival time, revealing limitations of enamel-based estimation beyond crown formation.
In archaeological samples, histological analysis established the chronological age of 38 infants from Iberian settlements, ranging from the 30th gestational week to the 2nd postnatal month. The age distribution indicates an attritional mortality pattern, with nearly half dying perinatally, including preterm births. These results support the hypothesis that mortality was mainly due to natural causes.
Geochemically, the elemental profiles of Ca, P, and Zn from the outer enamel surface (OES) to the enamel-dentine junction (EDJ) in modern teeth closely resembled those of more recent archaeological samples, indicating good elemental preservation. Across all samples, the NNL showed a slight Zn increase and P decrease.
Zn distribution revealed a dynamic, maturation-dependent pattern. In early postnatal stages (in deciduous incisors from individuals with a survival between 10 and 37 days), Zn profiles were flat. By one year of survival, Zn enrichment was evident at both the NNL and near the OES. Teeth that had not completed enamel secretion lacked this enrichment, suggesting that Zn incorporation at the OES occurs during enamel maturation. At one year, a diffusion-like Zn profile extended from the EDJ to the OES, peaking at the NNL and reflecting progressive overprinting during maturation.
Other trace elements such as Fe, Mn, Cu, and Ba were more concentrated in archaeological than modern samples, indicating diagenetic changes primarily in the outer enamel and dentin. However, the inner enamel retained its original biogenic signal, supporting the reliability of trace element analysis for developmental studies.
Overall, integrating histological and geochemical approaches enhances age-at-death estimations and yields critical insights into early life conditions in ancient populations. These findings offer valuable tools for bioarchaeology, paleodemography, and forensic anthropology, enriching our understanding of past human development, health, and survival.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Biodiversita
Impact of Immunological Aging on Viral Infections: Immune Dysregulation in People Aging with HIV and SARS-CoV-2 Immune Responses in Older Adults
No full textL’envelliment va acompanyat d’un deteriorament progressiu de la funció immunitària, fet que augmenta la susceptibilitat a infeccions, redueix l’eficàcia de les vacunes i contribueix a una major càrrega de malalties relacionades amb l’edat. En aquesta tesi, hem explorat com l’envelliment afecta al sistema immunitari en el context d’infeccions virals cròniques i agudes.
En el primer capítol de la tesi, vam investigar l’envelliment immunitari en persones amb VIH en tractament antiretroviral (TAR), centrant-nos en l’activació immunitària, la senescència i l’esgotament en subpoblacions de cèl·lules T, B, monòcits i cèl·lules NK. A més, hem desenvolupat un nou mètode per mesurar la longitud relativa dels telòmers com a indicador de senescència cel·lular. Els nostres resultats van mostrar una activació immune persistent i algunes disfuncions immunes en persones amb VIH en TAR, especialment en individus més joves, fet que ens va portar a proposar un nou model d'envelliment immunològic per a aquesta població.
En el segon capítol, vam analitzar la resposta immune a la infecció per SARS-CoV-2, el calendari complet de vacunació i la dosi de reforç en persones grans, especialment aquelles que viuen en residències, i les hem comparat amb individus més joves. Hem mesurat els nivells i l'aviditat dels anticossos específics contra la SARS-CoV-2, la capacitat neutralitzant, i hem analitzat les respostes específiques de cèl·lules B i T. Els nostres resultats van revelar que les persones grans, especialment aquelles només vacunades i que mai no havien estat infectades, van generar una resposta immune més feble i menys duradora a la vacunació en comparació amb els individus més joves. Tot i que les dosis de reforç van millorar la immunitat, la resposta va continuar sent més dèbil i menys sostinguda. Sorprenentment, les persones grans que havien estat tant infectades com vacunades van desenvolupar una immunitat comparable a la observada en el grup més jove. Aquests resultats subratllen la necessitat d'estratègies de vacunació adaptades a l'edat, incloent-hi possibles dosis de reforç més freqüents, per optimitzar la protecció contra la SARS-CoV-2 en persones grans.
Aquesta tesi destaca l’impacte de l’envelliment i les infeccions virals en la funció immunitària. En persones amb VIH en TAR, l’activació immunitària persistent accelera l’envelliment immunològic, fet que subratlla la necessitat de revigoritzar el sistema immunitari. En adults grans, la resposta més feble a la vacunació contra el SARS-CoV-2 posa en relleu la importància de programes d’intervenció adaptats per millorar la protecció. Aquests resultats donen suport a estratègies dirigides a mitigar la disfunció immunitària i reforçar la resiliència davant les infeccions.El envejecimiento va acompañado de un deterioro progresivo de la función inmunitaria, lo que aumenta la susceptibilidad a infecciones, reduce la eficacia de las vacunas y contribuye a una mayor carga de enfermedades relacionadas con la edad. En esta tesis, exploramos cómo el envejecimiento afecta al sistema inmune en el contexto de infecciones virales crónicas y agudas.
En el primer capítulo de la tesis, examinamos el envejecimiento inmunológico en personas con VIH en terapia antirretroviral (TAR), centrándonos en la activación inmunitaria, la senescencia y la disfunción en subpoblaciones de células T, B, monocitos y células NK. Además, desarrollamos un nuevo método para medir la longitud relativa de los telómeros como indicador de senescencia celular. Nuestros resultados mostraron una activación inmune persistente y algunas disfunciones inmunes en personas con VIH en TAR, especialmente en individuos más jóvenes, lo que nos llevó a proponer un nuevo modelo de envejecimiento inmunológico para esta población.
En el segundo capítulo, investigamos la respuesta inmune a la infección por SARS-CoV-2, el esquema completo de vacunación y la dosis de refuerzo en personas mayores, especialmente aquellas que viven en residencias, y las comparamos con individuos más jóvenes. Medimos los niveles y la avidez de los anticuerpos específicos contra el SARS-CoV-2, la capacidad neutralizante, y analizamos las respuestas específicas de células B y T. Nuestros resultados revelaron que las personas mayores, especialmente aquellas solo vacunadas y que nunca habían sido infectadas, generaron una respuesta inmune más débil y menos duradera a la vacunación en comparación con los individuos más jóvenes. Aunque las dosis de refuerzo mejoraron la inmunidad, la respuesta continuó siendo más débil y menos sostenida. Sorprendentemente, las personas mayores que habían sido tanto infectadas como vacunadas desarrollaron una inmunidad comparable a la observada en el grupo más joven. Estos resultados subrayan la necesidad de estrategias de vacunación adaptadas a la edad, incluyendo posibles dosis de refuerzo más frecuentes, para optimizar la protección contra el SARS-CoV-2 en personas mayores.
Esta tesis destaca el impacto del envejecimiento y las infecciones virales en la función inmunitaria. En personas con VIH en TAR, la activación inmunitaria persistente acelera el envejecimiento inmunológico, lo que subraya la necesidad de revigorizar el sistema inmunitario. En adultos mayores, la respuesta más débil a la vacunación contra SARS-CoV-2 enfatiza la importancia de intervenciones adaptadas para mejorar la protección. Estos hallazgos apoyan estrategias dirigidas a mitigar la disfunción inmunitaria y fortalecer la resiliencia frente a infecciones.Aging is accompanied by a progressive decline in immune function, increasing susceptibility to infections, impairing vaccine responses, and contributing to a higher burden of age-related conditions. In this thesis, we explored how aging affects immune system in the context of chronic and acute viral infections.
In the first chapter of the thesis, we investigated immune aging in people with HIV on antiretroviral therapy (ART), focusing on immune activation, senescence, and exhaustion across T cell, B cell, monocyte, and NK cell sub-populations. Additionally, we developed a new approach to measure relative telomere length as an indicator of cellular senescence. Our results showed persistent immune activation and some immune dysfunctions in people with HIV on ART, particularly in the younger individuals, leading us to propose a new model of immunological aging for this population.
In the second chapter, we investigated the immune response to SARS-CoV-2 infection, full vaccination schedule and booster dose in older adults, particularly those living in long-term care facilities, and compared them to younger individuals. We measured SARS-CoV-2-specific antibody levels and avidity, neutralizing capacity, and analyzed specific- B and T cell responses. Our findings revealed that older adults, especially those only vaccinated who have never been infected, mounted a weaker and less durable immune response to vaccination compared to younger individuals. While booster doses improved immunity, the response remained weaker and less sustained. Surprisingly, older adults who had both infection and vaccination developed immunity comparable to that observed in the younger group. These findings underscore the need for age-tailored vaccination strategies, including potentially more frequent booster doses, to optimize protection against SARS-CoV-2 in older adults.
This thesis highlights the impact of aging and viral infections on immune function. In people with HIV on ART, persistent immune activation accelerates immune aging, emphasizing the need to reinvigorate the immune system. In older adults, weaker vaccine responses to SARS-CoV-2 underscore the importance of tailored interventions to enhance protection. These findings support targeted strategies to mitigate immune dysfunction and improve resilience against infections.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Immunologia Avançad
Coupling bio/electrochemistry and fermentation for the production of 3-Hydroxypropionic acid
No full textCaptura i utilització de carboni (CCU) ofereixen una via sostenible per convertir les emissions de CO₂ en productes de valor afegit. Aquesta tesi presenta un enfocament integrat que combina la recuperació d’amoni (NH₄⁺) d’aigües residuals i l’electroreducció de CO₂ a format (eCO₂RR), ambdós utilitzats com a substrats per a la fermentació microbiana orientada a la producció d’àcid 3-hidroxipropanoic (3-HP).
El NH₄⁺ es va recuperar mitjançant un sistema bioelectroquímic (BES) operat en una configuració de tres cambres amb aigua residual sintètica. A 75 mA i 3 g L⁻¹ de NH₄⁺, es va assolir una taxa de recuperació de 55 gN-NH₄⁺ m⁻² d⁻¹ i una eliminació del 97%. Es van provar diferents configuracions de càtode, amb la recuperació (17 gN-NH₄⁺ m⁻² d⁻¹) i eliminació (21 gN-NH₄⁺ m⁻² d⁻¹) més altes utilitzant acer inoxidable a 1,4 V. Experiments posteriors van mostrar que concentracions elevades de NH₄⁺ (≥2 g L⁻¹) reduïen la densitat de corrent a causa de la inhibició del biofilm. L’eficiència energètica òptima (3,6 kWh kgN⁻¹) es va aconseguir a 0,5 g L⁻¹ de NH₄⁺.
L’electroreducció de CO₂ es va dur a terme en una cel·la sense membrana amb un càtode de grafit recobert d’indi, produint format a una taxa de 146 mg L⁻¹ h⁻¹ amb una eficiència faradaica del 72%. Aquest format biocompatible es va utilitzar en la fermentació amb K. phaffii modificada genèticament, capaç de co-metabolitzar metanol i format per produir 3-HP. L’alimentació conjunta va millorar la captació de metanol i l’equilibri redox, augmentant el rendiment de 3-HP un 20% respecte a les cultures amb només metanol. A escala d’1 L, es van obtenir 4,5 g L⁻¹ de 3-HP amb un rendiment de 0,12 g g⁻¹ de metanol.
Es va avaluar la integració del format derivat d’eCO₂RR i l’NH₄⁺ recuperat del BES en fermentacions sota quatre condicions. En comparació amb un control (6,84 g L⁻¹), l’NH₄⁺ del BES va augmentar la producción de 3-HP un 6,4%, el format d’eCO₂RR un 16,4%, i la combinació d’ambdós un 18% (8,16 g L⁻¹). El rendiment més alt de 3-HP (0,26 g g⁻¹ de metanol) es va aconseguir amb la configuració completament integrada. També es va provar un procés en dues etapes combinant l’eCO₂RR i la fermentació en un mateix reactor, que va requerir una optimització del medi per assegurar la compatibilitat.
Aquesta tesi demostra la viabilitat d’integrar la recuperació de CO₂ i nutrients amb la bioproducció microbiana, promovent estratègies eficients en recursos per a una biomanufactura circular.La captura y utilización de carbono (CCU) ofrece una vía sostenible para convertir las emisiones de CO₂ en productos de valor añadido. Esta tesis presenta un enfoque integrado que combina la recuperación de amonio (NH₄⁺) de aguas residuales y la electroreducción de CO₂ a formato (eCO₂RR), ambos utilizados como sustratos en fermentaciones microbianas para la producción de ácido 3-hidroxipropanoico (3-HP).
El NH₄⁺ se recuperó mediante un sistema bioelectroquímico (BES) operado en una configuración de tres cámaras con agua residual sintética. A 75 mA y 3 g L⁻¹ de NH₄⁺, se logró una tasa de recuperación de 55 gN-NH₄⁺ m⁻² d⁻¹ y una eliminación del 97%. Se probaron diferentes configuraciones de cátodo, obteniéndose la mayor recuperación (17 gN-NH₄⁺ m⁻² d⁻¹) y eliminación (21 gN-NH₄⁺ m⁻² d⁻¹) con acero inoxidable a 1,4 V. Experimentos posteriores mostraron que concentraciones elevadas de NH₄⁺ (≥2 g L⁻¹) reducían la densidad de corriente debido a la inhibición del biofilm. La eficiencia energética óptima (3,6 kWh kgN⁻¹) se obtuvo a 0,5 g L⁻¹ de NH₄⁺.
La electroreducción de CO₂ se llevó a cabo en una celda sin membrana, con un cátodo de grafito recubierto de indio, produciendo formato a una tasa de 146 mg L⁻¹ h⁻¹ con una eficiencia faradaica del 72%. Este formato biocompatible se utilizó en fermentaciones con K. phaffii modificada genéticamente, capaz de co-metabolizar metanol y formato para producir 3-HP. La co-alimentación mejoró la asimilación de metanol y el equilibrio redox, aumentando el rendimiento de 3-HP en un 20% en comparación con cultivos con solo metanol. A escala de 1 L, se obtuvieron 4,5 g L⁻¹ de 3-HP con un rendimiento de 0,12 g g⁻¹ de metanol.
Se evaluó la integración del formato derivado de eCO₂RR y del NH₄⁺ recuperado del BES en fermentaciones bajo cuatro condiciones. En comparación con un control (6,84 g L⁻¹), el NH₄⁺ procedente del BES incrementó la producción de 3-HP un 6,4%, el formato de eCO₂RR un 16,4%, y su combinación un 18% (8,16 g L⁻¹). El mayor rendimiento de 3-HP (0,26 g g⁻¹ de metanol) se logró en la configuración completamente integrada. También se ensayó un proceso en dos etapas, combinando eCO₂RR y fermentación en un mismo reactor, que requirió una optimización del medio para garantizar la compatibilidad.
Esta tesis demuestra la viabilidad de integrar la recuperación de CO₂ y nutrientes con la bioproducción microbiana, impulsando estrategias eficientes en recursos para una biomanufactura circular.Carbon capture and utilization (CCU) offers a sustainable route to convert CO₂ emissions into value-added products. This thesis presents an integrated approach combining ammonium (NH₄⁺) recovery from wastewater and CO₂ electroreduction to formate (eCO₂RR), both used as inputs for microbial fermentation to produce 3-hydroxypropionic acid (3-HP).
NH₄⁺ was recovered using a bioelectrochemical system (BES) operated in a three-chamber configuration with synthetic wastewater. At 75 mA and 3 g L⁻¹ NH₄⁺, a recovery rate of 55 gN-NH₄⁺ m⁻² d⁻¹ and 97% removal were achieved. Different cathode setups were tested, with the highest recovery (17 gN-NH₄⁺ m⁻² d⁻¹) and removal (21 gN-NH₄⁺ m⁻² d⁻¹) obtained using stainless steel at 1.4 V. Further tests showed that high NH₄⁺ levels (≥ 2 g L⁻¹) reduced current density due to biofilm inhibition. Optimal energy efficiency (3.6 kWh kgN⁻¹) was found at 0.5 g L⁻¹ NH₄⁺.
CO₂ electroreduction was performed in a single-chamber, membrane-free cell with an indium-coated graphite cathode, producing formate at 146 mg L⁻¹ h⁻¹ with 72% faradaic efficiency. This biocompatible formate was used in fermentation by engineered K. phaffii, which co-metabolized methanol and formate to produce 3-HP. Co-feeding improved methanol uptake and redox balance, increasing 3-HP yield by 20% compared to methanol-only cultures. At 1 L scale, 4.5 g L⁻¹ of 3-HP was obtained with a yield of 0.12 g g⁻¹ methanol.
Integration of eCO₂RR-derived formate and BES-recovered NH₄⁺ was evaluated in fermentation under four conditions. Compared to a control (6.84 g L⁻¹), BES-derived NH₄⁺ increased 3-hp titers by 6.4%, eCO₂RR-formate by 16.4%, and their combination by 18% (8.16 g L⁻¹). The highest 3-HP yield (0.26 g g⁻¹ methanol) was achieved in the fully integrated setup. A two-step process combining eCO₂RR and fermentation in a shared reactor was also tested, requiring medium optimization for compatibility.
This thesis demonstrates the feasibility of integrating CO₂ and nutrient recovery with microbial bioproduction, advancing resource-efficient strategies for circular biomanufacturing.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Ciència i Tecnologia Ambiental