Tesis Doctorals en Xarxa
Not a member yet
46997 research outputs found
Sort by
Agile aerial manipulation: an approach based on full-body dynamics and model predictive control
No full text(English) Aerial manipulators, which commonly take the form of multirotors with attached robotic limbs, primarily employ their limbs for pure manipulation tasks and do not rely on them during aerial locomotion. Besides, their movement tends to be slow. This thesis aims to enhance an aerial manipulator’s agility by harnessing its limb’s capabilities to augment its overall motion. This objective involves investigating various modes of utilizing the limb: as a tail for aerial locomotion, as an arm for aerial manipulation, or as a leg for hybrid aerial-contact locomotion. The present thesis contributes to two specific domains: 1. Generation and control of agile motions for aerial manipulators, 2. Design and construction of a specialized aerial manipulator for executing agile motions.
Generating agile motions requires predicting the movement of the robot considering its dynamics so that these dynamics can be used to favor the robot’s motion. Hence, we can achieve complex maneuvers with relative ease. Optimal control is a trajectory-generation technique that meets these requirements, and that is central to this thesis. We encode the robot’s tasks as cost functions of the optimal control problem (OCP) and use the whole-body dynamics as the constraints of the dynamic system. On the control side, to deploy such trajectories in a real robot, we use model predictive control (MPC) techniques, which is the closed-loop control extension of optimal control. To get the control command, an MPC controller solves the OCP in which we have encoded the agile trajectory, and then the controller applies the first command of the solution control trajectory. Thus, MPC requires solving an OCP at the control rate, i.e., within a few milliseconds. This forces us to use fast, specialized solvers based on the dynamic programming principle, such as differential dynamic programming (DDP). In their original form, these solvers cannot consider the control bounds. These bounds are important to create trajectories compatible with the real robot. To tackle this problem, in this thesis, we propose two DDP-based methods to consider the control bounds: one is based on a squashing function, and the other is based on a projection method. Even with these solvers, we face challenges in meeting the solving rate and are forced to reduce the MPC horizon. Reducing the MPC horizon implies that the MPC can only see a portion of the original OCP, possibly leaving out some of the tasks. This affects the predictive capability of the controller and compromises the accomplishment of the tasks, especially those that require an elaborate and dynamic maneuver. To overcome this difficulty, in this thesis, we propose to update, at each MPC iteration, the terminal cost function in the MPC with a function that encodes the part of the trajectory that remains unseen by the controller.
Regarding robot design, deploying agile motions becomes difficult with existing aerial manipulators, which are generally big-size multirotor platforms with non-compliant, high-gear ratio limbs. In this thesis, we present Borinot, an open-source aerial robotic platform designed to research hybrid agile locomotion and manipulation using flight and contacts. This platform features an agile and powerful hexarotor that can be outfitted with torque-actuated limbs of diverse architecture, allowing for whole-body dynamic control. We present experiments with this robot showcasing different agile motions.
In addition to the stated contributions, this thesis contributes in other areas required to operate the robot, such as a procedure for identifying the dynamical parameters based on factor-graph estimation or a hardware enhancement that allows for direct thrust control of Borinot’s rotors.(Català) Els manipuladors aeris, els quals normalment prenen la forma de multirotors amb extremitats robòtiques afegides, utilizen aquestes extremitats per tasques purament de manipulació i, en canvi, no les fan servir durant la locomoció aèria. A més, solen tenir un moviment lent. Aquesta tesi té per objectiu millorar l’agilitat dels manipuladors aeris aprofitant la seva extremitat per afavorir el moviment del robot. Aquest objectiu implica investigar varis modes d’utilitzar l’extremitat: com una cua per locomoció aèria, com un braç per manipulació aèria, o com una cama per fer una locomoció híbrida aèria i per contactes. La present tesi contribueix en dos aspectes concrets: 1. Generació i control de trajectòries àgils per manipuladors aeris, 2. Disseny i construcció d’un manipulador aeri especialitzat en executar moviment àgils.
La generació de moviments àgils requereix la predicció del moviment del robot considerant la seva dinàmica, de tal manera que poguem utilitzar aquesta dinàmica per afavorir el seu moviment. Així, podem aconseguir maniobres complexes amb una relativa facilitat. El control òptim és una tècnica de generació de trajectòries que compleix amb aquests requirements i que és central en aquesta tesi. Codifiquem les tasques del robot mitjançant les funcions de cost del problema de control òptim i fem servir la dinàmica de cost complet com a restriccions dinàmiques. Pel que fa al control, fem servir tècniques de control predictiu basades en models (MPC). Per obtenir la comanda de control, un controlador MPC soluciona el problema de control òptim en el qual hem codificat la trajectòria àgil. Després, aplica la primera comanda de la trajectòria de control solució del problema. Un controlador MPC requereix solucionar el problema de control òptim a la freqüència de control, és a dir, en pocs milisegons. Aquest fet ens obliga a utilitzar solucionadors especialitzats i ràpids basats en el principi de la programació dinàmcia, com els solucionadors de programació dinàmica diferencials (DDP). En la seva forma original, aquests solucionadors no poden considerar els límits del control. Aquests límits son importants per poder crear trajectòries compatibles amb un robot real. Per afrontar aquest problema, proposem dos mètodes basats en DDP per tal de considerar els límits del control: un és basat en una sigmoide, i l’altre es base en un mètode de projecció. Tot i usant aquests solucionadors especialitzats, encara tenim dificultats per aconseguir la freqüencia de solució desitjada i ens veiem obligats a reduir l’horitzó de l’MPC. Aquesta reducció afecta la capacitat de predicció del controlador i compromet l’acompliment de les tasques, especialment aquelles que requereixen l’elaboració d’una maniobra complexa. Per superar aquest obstacle, en aquesta tesi, proposem d’actualitzar la funció de cost terminal de l’MPC amb una funció que codifica la part de la trajectòria que es manté fora de l’horitzó del controlador. Referent al disseny del robot, executar moviments àgils esdevé complicat amb els manipuladors aeris existents, els quals són formats generalment per multirotors de grans dimensions, i amb extremitats rígides i amb elevades relacions de transimissió. En aquesta tesi, presentem el Borinot, una plataforma aèria d’accés obert dissenyada per fer recerca en locomoció àgil i híbrida fent servir el vol i els contactes. Aquesta plataforma consta d’un hexarotor àgil i potent que pot acomodar extremitats controlades per parell de diversa morfologia, permetent el control dinàmic de cos complet. A més, presentem experiments amb aquest robot demostrant diferents trajectòries àgils.
A més de les contribucions esmentades, aquesta tesi contribueix en altres àrees que són necessàries per l’operació del robot. Aquestes àrees inclouen la identificaió dels paràmetres dinàmics del model basada en l’estimació per factor-graph, o desenvolupaments de dispositius que permeten el control directe de la força creada per les hèlices del multirotor.DOCTORAT EN AUTOMÀTICA, ROBÒTICA I VISIÓ (Pla 2013
From Margin to Center of Feminist Political Ecology: An Environmental Justice, Transfeminist, and Crip praxis from the Southern European city of Naples, Italy
No full textAquesta tesi doctoral d'investigació activista aprofundeix en les interseccions de la justícia ambiental i el transfeminisme, situada a Nàpols, al sud d'Itàlia. Explorant l'ecologia política del biocidi que es va produir al meu territori, reflexiono sobre la insatisfacció generativa que va provocar el meu allunyament d'enfocaments d'investigació basats en danys. En comptes de centrar-me únicament en la construcció d'una zona de sacrifici marcada per la contaminació de residus tòxics, el seu enterrament i crema; trenta anys d'història de crisis en la gestió de residus i el fenomen de la "Terra dei Fuochi", em proposo explorar les possibilitats, els imaginaris i els desitjos al cor de l'organització de base que pot articular la justícia ambiental i de discapacitat, el transfeminisme i la política urbana prefigurativa. Rebutjant la naturalesa universal i abstracta dels coneixements, mètodes i teoria tradicionals, proposo una Ecologia Política Feminista situada, encarnada i militant. Reflexiono críticament sobre quins coneixements, epistemes i cossos es troben als marges de l'EPF, inspirant-me en la conceptualització de bell hooks sobre el marge com un espai de possibilitat i resistència radical. El marc teòric abraça la "teoria de la bossa de transport de la ficció" d'Ursula K. Le Guin, integrant intencionadament la Justícia Ambiental Crítica, l'Ecocrip i la Justícia per a Discapacitats i el Transfeminisme. Metodològicament, la tesi adopta un enfocament de mosaic, reunint autobiografia tòxica, narració crip, epistemologia crip del dolor i el Mètode de l'Arxiu del Futur. Seguint un recorregut personal i col·lectiu, cada capítol empíric reflexiona amb mètodes i teories que aborden diferents aspectes de la justícia social. Començo amb l'experiència de Toxic Bios, un projecte públic d'humanitats ambientals dedicat a obtenir i recopilar narracions autobiogràfiques de contaminació, focalitzant en cossos i paisatges contaminats. En aquest capítol, les relacions de poder i les injustícies socioambientals s'entrellacen amb el concepte de paisatges temporals, fent referència a la intersecció intricada del temps, l'espai i els cossos en relació amb l'exposició tòxica. En segon lloc, realitzo una immersió autoetnogràfica a la "Terra dei Fuochi", centrant-me en les injustícies interseccionals que marquen l'experiència de l'endometriosi, la malaltia crònica inflamatòria corporal amb la qual convisc, i els incendis de residus tòxics que s'estenen al territori entre les províncies de Nàpols i Caserta. El capítol reflexiona sobre el coneixement situat del cos-territori inflamat i l'ecopolítica de la capacitat de resposta centrada en la interdependència i la cura dels cossos-territoris marginals. Mobilitzant una caixa d'eines interdisciplinar, proposo una anàlisi crítica de la salut, el cos i l'entorn en forma de diàleg. Mitjançant les teories Eco-crip, reflexiono sobre l'experiència del dolor crònic com a catalitzador per conèixer com s'acumula la injustícia ambiental en els cossos i els territoris; analitzo l'activisme epistèmic de les persones crip, que produeix alhora contra-coneixement sobre malalties controvertides i pràctiques d'ajuda mútua. L'últim capítol empíric s'embarca en un viatge especulatiu en el temps cap a un futur desitjable per a Nàpols, arrelat en imaginaris afirmatius sobre i per Nàpols, des de les posicions i els desitjos dels activistes transfeministes i de justícia ambiental. El capítol esbossa una ecologia política urbana transfeminista influenciada per geografies feministes i queer crítiques, així como per futurismes feministes negres. Utilitzant el Mètode de l'Arxiu Futur, els fragments de la ciutat ecotransfeminista desitjable emergeixen com un antídot contra la seva reducció a una funció neoliberal. Finalment, mitjançant una discussió temàtica i conclusions, exposo les aportacions teòriques i polítiques d'aquesta tesi. El meu objectiu no és oferir instruccions i marcs prescriptius, sinó catalitzadors crítics per a aplicacions situades i pràctiques contextualitzades per a l'activisme acadèmic de l'Ecologia Política FeministaEsta tesis doctoral de investigación activista profundiza en las intersecciones de la justicia ambiental y el transfeminismo, situada en Nápoles, Italia del Sur. Explorando la ecología política del biocidio que ocurrió en mi territorio, reflexiono sobre la insatisfacción generativa que impulsó mi alejamiento de enfoques de investigación basados en daños. En lugar de centrarme únicamente en la construcción de una zona de sacrificio marcada por la contaminación tóxica de residuos, su entierro y quema; treinta años de historia de crisis en la gestión de residuos y el fenómeno de "Terra dei Fuochi", me propongo explorar las posibilidades, imaginarios y deseos en el corazón de la organización comunitaria que puede articular la justicia ambiental y de discapacidad, el transfeminismo y la política urbana prefigurativa. Rechazando la naturaleza universal y abstracta del conocimiento, los métodos y la teoría tradicionales, propongo una Ecología Política Feminista situada, encarnada y militante. Reflexiono críticamente sobre qué conocimientos, epistemes y cuerpos se encuentran en los márgenes de la EPF, inspirándome en la conceptualización de bell hooks sobre el margen como un espacio de posibilidad y resistencia radical. El marco teórico abraza la "teoría de la bolsa del transporte de la ficción" de Ursula K. Le Guin, integrando intencionadamente la Justicia Ambiental Crítica, Eco-crip y la Justicia de Discapacidad, y el Transfeminismo. Metodológicamente, la disertación adopta un enfoque de mosaico, ensamblando autobiografía tóxica, narrativa crip, epistemología crip del dolor y el Método del Archivo Futuro. Siguiendo un viaje personal y colectivo, cada capítulo empírico reflexiona con métodos y teorías que se relacionan con diferentes aspectos de la justicia social. Comienzo con la experiencia de ToxicBios, un proyecto público de humanidades ambientales dedicado a obtener y recopilar narrativas autobiográficas de contaminación centradas en cuerpos y paisajes desechados. En este capítulo, las relaciones de poder y las injusticias socioambientales se entrelazan con el concepto de paisajes temporales, refiriéndose a la intrincada intersección de tiempo, espacio y cuerpos en relación con la exposición tóxica. En segundo lugar, realizo una inmersión autoetnográfica en la "Terra dei Fuochi", centrándome en las injusticias interseccionales que marcan la experiencia de la endometriosis, la enfermedad crónica inflamatoria del cuerpo con la que convivo, y los incendios de residuos tóxicos que asolan el territorio entre las provincias de Nápoles y Caserta. El capítulo reflexiona sobre el conocimiento situado del cuerpo-territorio inflamado y la ecopolítica de la interdependencia y el cuidado de cuerpos-territorios marginales. Movilizando un conjunto interdisciplinario de herramientas, propongo un análisis crítico de la salud, el cuerpo y el entorno en forma de diálogo. A través de teorías Eco-crip, reflexiono sobre la experiencia del dolor crónico como un catalizador para comprender cómo la injusticia ambiental se acumula en cuerpos y territorios; analizo el activismo epistémico de las personas crip, que produce contra-conocimiento sobre enfermedades controvertidas y prácticas de ayuda mutua. El último capítulo se embarca en un viaje especulativo en el tiempo hacia un futuro deseable para Nápoles, arraigado en imaginarios afirmativos sobre y para Nápoles, desde las posicionalidades y deseos de activistas transfeministas y de justicia ambiental. El capítulo esboza una ecología política urbana transfeminista influenciada por geografías críticas feministas y queer, así como por futurismos feministas negros. Empleando el Método del Archivo Futuro, los fragmentos de la ciudad eco-transfeminista deseable emergen como un antídoto a su reducción a una función neoliberal. Finalmente, a través de una discusión temática y conclusiones, esbozo las contribuciones teóricas y políticas de esta disertación. Mi objetivo no es ofrecer instrucciones y marcos prescriptivos, sino catalizadores críticos para aplicaciones situadas y prácticas contextualizadas para el activismo académico de la Ecología Política Feminista.This scholar-activist PhD project delves into the intersections of environmental justice and transfeminism, situated in Naples, Southern Italy. Zooming in on the Political Ecology of biocide that occurred in my territory, I reflect on the generative dissatisfaction that prompted my shift away from a damage-based research approaches Instead of focusing solely on the construction of a sacrifice zone marked by toxic waste contamination, burial, and burning of the thirty-year-old history of waste management crises and the phenomenon of "Terra dei Fuochi", I am to engage with the possibilities, imaginaries and desires at the heart of grassroots organizing that can hold together environmental and disability justice, transfeminism and prefigurative urban politics. Eve Tuck (2009) proposes desire as an "antidote" that counteracts the toxic effects of damage-based research, that only focuses on the effects of oppression on our communities. Therefore, this thesis departs and engages with a feminist standpoint/praxis that pays attention to desire as a new framework for telling stories about marginalized communities, experiences and knowledges. Rejecting the universal and abstract nature of traditional knowledge, methods, and theory, I propose a situated, embodied, and militant Feminist Political Ecology (FPE). I critically reflect on what knowledges, epistemes and embodiments stand at the margins of FPE, drawing inspiration from bell hooks' conceptualization of the margin as a space of radical possibility and resistance. The theoretical framework embraces the "carrier bag theory of fiction" by Ursula K. Le Guin, intentionally holding together Critical Environmental Justice, Eco-crip and Disability Justice, and Transfeminism. Methodologically, the dissertation adopts a mosaic approach, assembling toxic autobiography, crip storytelling, cripistemology of pain, and the Future Archive Method. Following a personal and collective journey, each empirical chapter thinks with methods and theories that engage with different social justice aspects. I begin with the experience of Toxic Bios, a public environmental humanities project dedicated to eliciting and gathering autobiographical narratives of contamination by zooming into wasted bodies and landscapes. In this chapter, power relationships and socioenvironmental injustices are brought into conversation with the concept of time-scapes, referring to the intricate intersection of time, space, and bodies in relation to toxic exposure. Secondly, I engage in an autoethnographic immersion in "Terra dei Fuochi" zooming into intersecting injustices marking the experience of endometriosis, the bodily inflammatory chronic illness I live with and the toxic waste fires raging in the territory between the provinces of Naples and Caserta. The chapter reflects with the situated knowledge of the inflamed body-territory and the ecopolitics of response-ability centered on interdependence and care for marginal bodies-territories. Mobilizing an inter-disciplinary toolbox, I propose a critical analysis of health, embodiment and environment in the form of a dialogue. Through Eco-crip theories, I reflect on the experience of chronic pain as a catalyst to learn about how environmental injustice is accumulating in bodies and territories; I analyze the epistemic activism of crip folks, producing counter-knowledge on contested illnesses as much as mutual aid practices. The last empirical chapter embarks on a speculative time-travel to a desirable future for Naples rooted in affirmative imaginaries about and for Naples, from the positionalities and desires of transfeminist and environmental justice activists. The paper sketches a transfeminist urban political ecology informed by critical feminist and queer geographies, and Black feminist futurity. Employing the Future Archive Method (Zechner 2014), the fragments of the desirable eco-transfeminist city emerge as an antidote to its reduction to a neoliberal function. Conclusively, through a thematic discussion and conclusions, I outline the theoretical-political contributions of this dissertation. I aim to offer not prescriptive instructions and frameworks, but rather critical catalysts for situated applications and contextualized praxes for Feminist Political Ecology scholar-activism.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Ciència i Tecnologia Ambiental
Gender mainstreaming in maritime education and training: strategies and proposals for an effective implementation
No full text(English) In the area of Maritime Education and Training (MET), the existing gender gap constitutes a widespread cause of concern. Despite a significant increase in the numbers of female students in Science, Technology, Engineering and Math (STEM) degrees in recent decades, the gender imbalance in MET continues to persist. This problem is transferred to the shipping industry where the gender gap with respect to jobs and managerial positions is further aggravated due to unfavorable career conditions for women, resulting in poor recruitment and retention of female professionals. In this context, gender mainstreaming constitutes an opportunity to address the severe gender gap in MET as well as the discrimination and difficulties confronted by women in this area of knowledge. In the light of this, the present thesis work examines the current situation in the area of MET, with respect to female student figures, gender policies and programmes to obtain a better picture to put forward proposals for advancement towards gender equality. With a focus on education, this research work approaches the problem from various perspectives and presents different schemes and strategies to address the problem more efficiently. In this field of studies, the male perspective is often presented as neutral and universal, and gender stereotypes and biases are quite common. In addition, there is lack of women role models to promote the discipline and the profession among younger women. Hence, the MET classroom constitutes an ideal setting to address actions to attempt a deeper transformation of the present gender inequality.
The case study of Barcelona School of Nautical Studies illustrates a practical gender mainstreaming policy implementation. The requirement of a public governance body responsible for the quality assurance of university studies motivates the incorporation of the gender perspective in the degrees of the area of nautical, marine and naval engineering. The strategies and proposals presented in this work aid towards its implementation, which is subsequently assessed to determine its impact. The results obtained show a high degree of satisfaction from the participants, both teaching staff and students, concerning the interventions aimed at fostering a more inclusive learning environment. The findings also report an increased gender awareness, an improved engagement and motivation in the classroom, and progress towards humanising the discipline by training future professionals with a more useful perspective for society.
This research thesis concludes that the case study of Barcelona School of Nautical Studies constitutes an important achievement contributing to the still emerging body of research about gender mainstreaming practices and interventions in the higher education area of MET. To assist MET institutions in this task, the design and implementation of gender equality policies pursuing the transformation of the area becomes a necessary undertaking. In relation to this, the case study described also serves to demonstrate how MET institutions may benefit from alternative bottom-up methodologies for the implementation of gender equality legislation by fostering knowledge-based actions at lower levels and encouraging practitioners to actively participate in the implementation of such policies. Thus, in spite of possible shortcomings and room for improvement, this research reveals promising opportunities for advancement and transformation in the area of MET with beneficial effects for the surrounding profession and, more broadly, society in general.(Català) En l'àmbit de l'Educació i Formació Marítima (Maritime Education and Training, MET), la bretxa de gènere existent constitueix un motiu de preocupació generalitzat. Malgrat un augment significatiu del nombre de dones en els estudis de l’àmbit de Ciències, Tecnologia, Enginyeria i Matemàtiques (STEM) en les últimes dècades, el desequilibri de gènere en l'àmbit MET continua persistint. Aquest problema es trasllada a la indústria naviliera, on la bretxa de gènere pel que fa a llocs de treball i càrrecs directius s'agreuja encara més a causa de les condicions laborals desfavorables per a les dones, que es tradueixen en una pobre contractació i retenció de dones en aquest àmbit professional. En aquest context, la transversalitat de gènere constitueix una oportunitat per abordar la greu bretxa de gènere en l’àmbit MET, així com la discriminació i les dificultats a què s'enfronten les dones en aquesta àrea de coneixement. D’acord amb això, el present treball de recerca examina la situació actual en l'àmbit MET, pel que fa a les xifres d'estudiantat, les polítiques de gènere i els programes per obtenir una millor imatge de la situació i poder així plantejar propostes per avançar cap a la igualtat de gènere. Amb un enfocament centrat en l'educació, aquest treball de recerca aborda el problema des de diverses perspectives i presenta diferents esquemes i estratègies per tractar el problema de manera més eficient.
L'estudi de cas de la Facultat de Nàutica de Barcelona il·lustra una implementació pràctica d'una política de transversalització de gènere. Una regulació de l’ Agència per a la Qualitat del Sistema Universitari de Catalunya, AQU Catalunya, motiva la incorporació de la perspectiva de gènere a les titulacions de l'àrea d'enginyeria naval, marina i nàutica. Les estratègies i propostes presentades en aquest treball de recerca ajuden a la seva implementació, que posteriorment s'avalua per determinar-ne l'impacte. Els resultats obtinguts mostren un alt grau de satisfacció dels participants, professorat i estudiants, respecte a les intervencions destinades a fomentar un entorn d'aprenentatge més inclusiu. Els resultats també informen d'un augment de la consciència de gènere, una millora de la implicació i la motivació a l'aula i d’un progrés cap a la humanització de la disciplina mitjançant la formació de futurs professionals amb una perspectiva de gènere més útil per a la societat.
Aquest treball de recerca conclou que l'estudi de cas de la Facultat de Nàutica de Barcelona constitueix un assoliment important que contribueix la recerca encara emergent sobre pràctiques i intervencions per incorporar la perspectiva de gènere a l'àrea d'educació superior d’estudis marítims. Per ajudar les institucions de l’àmbit MET en aquesta tasca, cal dissenyar i implementar polítiques d'igualtat de gènere que persegueixin la transformació de l'àrea. En relació amb això, l'estudi de cas descrit també serveix per demostrar com les institucions de l’àmbit MET poden beneficiar-se de metodologies ascendents per a la implementació de legislació d’igualtat de gènere, fomentant accions a nivells inferiors de l’escala jeràrquica i animant al personal docent a participar activament en l'aplicació d’aquestes polítiques. Així, malgrat possibles mancances i millores, aquesta investigació revela oportunitats prometedores d'avenç i transformació de l'àmbit MET en clau de gènere amb efectes beneficiosos per a la professió, i, de manera més àmplia, per a la societat en general.(Español) En el ámbito de la Educación y Formación Marítima (Maritime Education and Training, MET), la brecha de género existente constituye un motivo de preocupación generalizado. Pese a un aumento significativo del número de mujeres en los estudios del ámbito de Ciencias, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas (STEM) en las últimas décadas, el desequilibrio de género en el ámbito MET sigue persistiendo. Este problema se traslada a la industria naviera, donde la brecha de género en lo que se refiere a puestos de trabajo y cargos directivos se agrava aún más debido a las condiciones laborales desfavorables para las mujeres, que se traduce en una pobre contratación y retención de mujeres en este ámbito profesional. En este contexto, la transversalidad de género constituye una oportunidad para abordar la grave brecha de género en el ámbito MET, así como la discriminación y las dificultades a las que se enfrentan las mujeres en esta área de conocimiento. De acuerdo con ello, el presente trabajo de investigación examina la situación actual en el ámbito MET respecto a las cifras de estudiantado, las políticas de género y los programas para obtener una mejor imagen de la situación y poder así plantear propuestas para avanzar hacia la igualdad de género. Con un enfoque centrado en la educación, este trabajo de investigación aborda el problema desde diversas perspectivas y presenta diferentes esquemas y estrategias para tratar el problema de forma más eficiente.
El estudio de caso de la Facultad de Náutica de Barcelona ilustra una implementación práctica de una política de transversalización de género. Una regulación de la Agencia para la Calidad del Sistema Universitario de Cataluña, AQU Catalunya, motiva la incorporación de la perspectiva de género en las titulaciones del área de ingeniería naval, marina y náutica. Las estrategias y propuestas presentadas en este trabajo de investigación ayudan a su implementación, que posteriormente se evalúa para determinar su impacto. Los resultados obtenidos muestran un alto grado de satisfacción de los participantes tanto entre el profesorado como entre los estudiantes respecto a las intervenciones destinadas a fomentar un entorno de aprendizaje más inclusivo. Los resultados también informan de un aumento de la conciencia de género, una mejora de la implicación y la motivación en el aula y de un progreso hacia la humanización de la disciplina mediante la formación de futuros profesionales con una perspectiva de género más útil para la sociedad.
Este trabajo de investigación concluye que el estudio de caso de la Facultad de Náutica de Barcelona constituye un logro importante que contribuye a la investigación todavía emergente sobre prácticas e intervenciones para incorporar la perspectiva de género en el área de educación superior de estudios marítimos. Para ayudar a las instituciones del ámbito MET en esta tarea, es necesario implementar políticas de igualdad de género que persigan la transformación del área. A este respecto, el estudio de caso descrito también sirve para demostrar cómo las instituciones del ámbito MET pueden beneficiarse de metodologías ascendentes para la implementación de esta legislación, fomentando acciones a niveles inferiores de la escala jerárquica y animando al personal docente a participar activamente en la aplicación de estas políticas. Así, a pesar de posibles carencias y mejoras, esta investigación revela oportunidades prometedoras de avance y transformación del ámbito MET en clave de género con efectos beneficiosos para la profesión y, de forma más amplia, para la sociedad en general.DOCTORAT EN ENGINYERIA NÀUTICA, MARINA I RADIOELECTRÒNICA NAVAL (Pla 2014
Application and development of diffuse optical methods for the non-invasive bedside assessment of cerebral hemodynamics in the stroke unit
No full text(English) The brain is an organ with a large energy budget compared to its volume and weight and constantly requires oxygen-rich blood to meet its metabolic needs. Given this fact, a tool that enables the continuous non-invasive monitoring of cerebral hemodynamics would be an important addition to a clinician's toolbox. In this thesis, I focus on stroke, a disease in which cerebral blood flow is impaired in different regions of the brain.
Hybrid diffuse optical techniques are capable of the non-invasive measurement of regional cerebral hemodynamics. The main objectives of this PhD thesis were to demonstrate the potential utility of diffuse optical techniques in stroke patients as well as to advance the technology to become more portable and less expensive with the capability of measuring hemodynamics with a greater precision and accuracy.
In the first part of the thesis, I report on data from a randomized controlled trial which monitored the cerebral hemodynamics in one hundred-and-six stroke patients during first mobilization using two optical techniques: time-resolved near-infrared spectroscopy (TRS) and diffuse correlation spectroscopy (DCS). The aim of the clinical trial was to determine whether cerebral hemodynamics measured during mobilization could be used as biomarkers for individualizing mobilization therapies.
In the first set of results, the cerebral hemodynamic response to mobilization and posture change was characterized. In the second set of results, cerebral autoregulation was assessed during first mobilization and was found to be associated with neurological deterioration. These results suggest that patients with impaired cerebral autoregulation during mobilization should perhaps avoid further mobilization in the early hours post-stroke. In the third set of results, the safety and efficacy of standard and intensive mobilization therapy was compared. No differences were found, and cerebral autoregulation status was not associated with neither safety nor efficacy outcome variables.
The clinical portion of the thesis is an example of the potential application and demonstrates the value of non-invasive measurements of cerebral hemodynamics at the bed-side. However, a major disadvantage of current diffuse optical technologies is the difficulty in acquiring data with a high signal to noise ratio (SNR) in areas with higher probability of absorption, e.g. in regions covered by hair. In the context of stroke patients, this limits measurements to anterior hemodynamics irrespective of the location of the stroke.
The second part of the thesis consists of the development of another diffuse optical technique (speckle contrast optical spectroscopy/tomography (SCOS/SCOT)) that may be able to overcome this limitation. As a first step, a simulation model was developed to model the generation and acquisition of the speckle contrast signal. This model allowed for the study of the properties of the speckle contrast signal both in terms of detection and measured tissue parameters. In addition, the simulation model allows for the definition of certain measurement goals to achieve a predetermined acquisition accuracy and precision. Then, a prototype device was built that is not only cheaper and more portable than more standard diffuse optical technologies, but also has a high SNR. The device was characterized, and the measurement goals for accuracy were established. Finally, I developed an analysis method for extracting blood flow data from SCOS signals. This method allows for the simplification of system designs and/or protocols and can also increase data acquisition frequencies.
This thesis covers a range of topics from clinical research to simulation models and system design. However, the overall contribution of this work is to demonstrate the clinical utility of these techniques as well as to propel the technology further to achieve a more complete picture of cerebral health.(Català) El cervell és un òrgan amb un gran demanda energètica en comparació amb el seu volum i pes, que necessita constantment sang rica en oxigen per satisfer les seves necessitats metabòliques. Tenint en compte aquest fet, una eina que permeti el seguiment continu i no invasiu de l'hemodinàmica cerebral seria de gran utilitat a la pràctica clínica. En aquesta tesi em centro en l'ictus, una malaltia en la qual el flux sanguini cerebral es veu alterat en diferents regions del cervell.
Les tècniques híbrides d’òptica difusa són capaces de mesurar de manera no invasiva l'hemodinàmica cerebral regional. Els objectius principals d'aquesta tesi eren demostrar la utilitat potencial d’aquestes tècniques en pacients amb ictus, així com millorar la tecnologia per mesurar l’hemodinàmica de manera més precisa, més portàtil i menys costosa.
A la primera part de la tesi, presento les dades d'un assaig controlat aleatori en el què es va monitorar l'hemodinàmica cerebral en cent sis pacients amb ictus durant la primera mobilització mitjançant dues tècniques òptiques: time-resolved near-infrared i diffuse correlation spectroscopies (TRS i DCS). L'objectiu de l'assaig clínic era determinar si l'hemodinàmica cerebral mesurada durant la mobilització es podia utilitzar com a biomarcador per individualitzar les teràpies de mobilització.
En el primer conjunt de resultats, es va caracteritzar la resposta hemodinàmica cerebral a la mobilització i el canvi de postura. En el segon conjunt de resultats, es va avaluar l'autorregulació cerebral durant la primera mobilització i es va trobar que estava associada amb un deteriorament neurològic. Aquests resultats suggereixen que els pacients amb alteració de l'autorregulació cerebral durant la mobilització potser haurien d'evitar més mobilitzacions a les primeres hores després de l'ictus. En el tercer conjunt de resultats, es va comparar la seguretat i l'eficàcia de la teràpia de mobilització estàndard i intensiva. No es van trobar diferències i l'estat d'autorregulació cerebral no es va associar amb les variables de resultat de seguretat ni d'eficàcia.
La part clínica de la tesi és un exemple de l'aplicació potencial i demostra el valor de les mesures no invasives de l'hemodinàmica cerebral a peu de llit del pacient. No obstant això, un desavantatge important de les actuals tecnologies d’òptica difusa és la dificultat d'adquirir dades amb una relació senyal/soroll alta en zones amb més probabilitat d'absorció, com en zones cobertes de pèl. En el context dels pacients amb ictus, això limita les mesures a l'hemodinàmica anterior, independentment de la ubicació de l'ictus.
Per a superar aquesta limitació, en la segona part de la tesi es va desenvolupar una altra tècnica, speckle contrast optical spectroscopy/tomography (SCOS/SCOT). Com a primer pas, es va crear un model de simulació per modelar la generació i adquisició del senyal d’speckle contrast. Aquest model va permetre l'estudi de les propietats d’aquest senyal tant pel que fa a la detecció com als paràmetres mesurats dels teixits. A més a més, el model de simulació permet definir els objectius de mesura per aconseguir una exactitud i precisió d'adquisició predeterminades. Es va construir un dispositiu prototip, més barat i portàtil que les tecnologies d’òptica difusa estàndards, i amb una alta relació senyal/soroll. Es va caracteritzar el dispositiu i es van establir els objectius de mesura per a la precisió. Finalment, es va desenvolupar un mètode d'anàlisi per extreure dades de flux sanguini dels senyals SCOS. Això permet simplificar els dissenys i/o protocols del sistema i també pot augmentar la freqüència d'adquisició de dades.
Aquesta tesi cobreix un ventall de temes des de la investigació clínica fins a models de simulació i disseny de sistemes. La contribució global d'aquesta tesi és demostrar la utilitat clínica d'aquestes tècniques, així com impulsar encara més la tecnologia per aconseguir una imatge més completa de la salut cerebral.(Español) El cerebro es un órgano con gran demanda energética, por lo que requiere un flujo constante de sangre rica en oxígeno para satisfecer sus necesidades metabólicas. Por ello, sería interesante disponer de una herramienta que permita la monitorización continua y no invasiva de la hemodinámica cerebral. En esta tesis, doy los primeros pasos en esta dirección focalizándome en el ictus, una enfermedad en la que el flujo sanguíneo cerebral está afectado en diferentes regiones del cerebro. Las técnicas híbridas de la óptica difusa son capaces de medir la hemodinámica cerebral local de manera no invasiva y continua. Los principales objetivos de esta tesis son demostrar la utilidad potencial de estas técnicas en pacientes con ictus y hacer avanzar la tecnología para llegar a ser más portátil y económica, con la capacidad de medir la hemodinámica con alta precisión y exactitud.
En la primera parte de esta tesis informo sobre los resultados de datos de un ensayo controlado aleatorizado donde monitoricé la hemodinámica cerebral de ciento seis pacientes durante la primera mobilización utilizando dos técnicas ópticas: time-resolved near-infrared spectroscopy (TRS) y diffuse correlation spectroscopy (DCS).
El objetivo de este ensayo clínico fue determinar si la hemodinámica cerebral medida durante la mobilización podría ser utilizada como biomarcador para personalizar terapias de mobilización.
En el primer conjunto de resultados caractericé la respuesta hemodinámica cerebral a cambios de postura y mobilización. En el segundo conjunto, la autorregulación cerebral fue evaluada durante la primera mobilización y resultó estar asociada con el deterioro neurológico. Estos resultados sugieren que los pacientes con una autorregulación dañada deberían evitar recibir más mobilización durante las primeras horas posteriores al ictus. En el tercer conjunto, la seguridad y la eficacia de la terapia de mobilización estándar e intensiva fueron comparadas. No se encontró diferencia, y el estado de autorregulación cerebral no resultó estar asociado con las variables de seguridad ni eficacia.
La parte clínica de esta tesis es un ejemplo de potencial aplicación y muestra el valor de las medidas no invasivas de la hemodinámica cerebral. Sin embargo, una gran desventaja de las tecnologías difusas actuales es la dificultad en medir señales con una alta relación señal/ruido en áreas con alta probabilidad de absorción, por ejemplo, en regiones cubiertas de pelo. En el contexto de pacientes de ictus, esto limita las mediciones a la hemodinámica anterior independientemente de la localización del ictus.
La segunda parte de la tesis, consiste en el desarrollo de otra técnica de óptica difusa (speckle contrast optical spectroscopy/tomography (SCOS/SCOT)) que puede superar esta limitación. Como primer paso, desarrollé una simulación de la generación y adquisición de señal de SCOS. Este modelo permitió el estudio de las propiedades de la señal de SCOS en términos de los parámetros de la detección de señal y del tejido medido. Además, la simulación permitió definir ciertos objetivos de medida para alcanzar una predeterminada precisión y exactitud. Entonces, construí un prototipo de un dispositivo que, además de ser más barato y portátil que otras tecnologías de óptica difusa, tiene mejor relación señal/ruido. Caractericé el dispositivo y establecí los objetivos de exactitud de las mediciones. Por último, desarrollé un método de análisis para extraer datos del flujo sanguíneo de las señales de SCOS. Este método también permite la simplificación del diseño de sistemas y/o protocolos, y puede aumentar la frecuencia de adquisición de datos.
Esta tesis abarca un rango de temas que va desde la investigación clínica, hasta simulaciones y diseño de sistemas. Sin embargo, la contribución global de este trabajo es demostrar la utilidad clínica de estas técnicas, así como impulsar el desarrollo de esta tecnología para alcanzar un visión más completa de la salud cerebral.DOCTORAT EN FOTÒNICA (Pla 2013
Integrative analysis of gut microbiome, gene expression, and lipid metabolism in pigs
No full textEl porc és una espècie important en la producció i la investigació, ja que la carn de porc és una de les més demandades arreu del món i aquesta espècie és clau per a diferents camps d'investigació humana. Per tant, és important aprofundir en el coneixement de les complexes interaccions entre l'expressió gènica en diferents teixits, la microbiota intestinal i la composició d'àcids grassos (AG) en els porcs.
Vam realitzar una anàlisi WGCNA i vam identificar mòduls de gens coexpressats en el teixit muscular, revelant correlacions significatives amb els perfils d'AG. Notablement, dos mòduls gènics es van correlacionar positivament amb els AG saturats i monoinsaturats, i negativament amb els AG poliinsaturats i la relació omega-6/omega-3, destacant vies relacionades amb la biosíntesi d'AG insaturats i el metabolisme d'AG. Per contra, altres dos mòduls van mostrar correlacions positives amb els AG poliinsaturats i la relació omega-6/omega-3, i correlacions negatives amb els AG saturats i monoinsaturats, vinculats a vies de degradació d'àcids grassos i fosforilació oxidativa.
A més, vam explorar el paper de la microbiota intestinal en el metabolisme de l'hoste, particularment la producció d'àcids grassos de cadena curta (AGCC) a partir de compostos no digeribles, i la seva posterior acumulació als teixits. Es van trobar associacions significatives entre gèneres bacterians i arqueals amb els perfils d'AG en el contingut rectal, el greix dorsal i el múscul. Específicament, l'abundància d'àcid n-butíric es va correlacionar positivament amb el gènere bacterià Prevotella i negativament amb Akkermansia, mentre que l'àcid acètic va mostrar la tendència oposada. A més, Rikenellaceae RC9 gut group es va associar positivament amb l'àcid palmític en el múscul i negativament amb l'àcid esteàric en el greix dorsal i l'àcid oleic en el múscul, suggerint el paper indirecte de la microbiota en la modulació de la composició d'AG.
Després, vam estudiar les diferències entre el metagenoma i el metatranscriptoma de porcs amb diferències extremes en el perfil d'AGCC en el seu contingut rectal. A nivell de gènere, Clostridium va ser el més actiu, malgrat ser el tercer en abundància. Els gèneres més abundants van ser Bacteroides i Prevotella, tot i que Treponema va ser el segon gènere més actiu. A més, alguns gèneres com Dorea, Dysgonomonas i Butyricicoccus van ser més actius que abundants. A nivell de fílum, Spirochaetota va mostrar una activitat d'expressió superior a l'esperada en relació amb la seva abundància. L'anàlisi diferencial metatranscriptòmic va revelar que les espècies de Lactobacillus i Pediococcus eren més actives en mostres amb alt contingut d'àcid acètic i baix contingut d'àcid propiónic. A més, es va identificar Akkermansia glycaniphila com a productora d'acetat, mentre que Prevotella copri va ser més activa en mostres amb alt contingut d'àcid butíric, donant suport al seu paper en la producció de butirat a través de la via del butiril-CoA. L'anàlisi funcional va destacar una expressió significativa de proteïnes relacionades amb espores i activitat de bacteriòfags, com antB.
Finalment, vam investigar el paper crucial del fetge en el metabolisme d'AG i la seva interacció amb la microbiota intestinal i la funció immunitària. Vam identificar diversos gèneres bacterians, com Agathobaculum, Collinsella, Floccifex, Phascolarctobacterium, SFLA01 i Streptococcus, que potencialment influeixen en l'expressió de gens clau del fetge relacionats amb el metabolisme energètic. Es van identificar gens com ABCD3, CXCL8, CYP8B1, DEFB1, ELOVL2, FADS2, HMGCS2, MZB1 i SCD que són modulats per aquests predictors microbians, suggerint possibles vies per a la modulació de l'expressió gènica basada en la microbiota.
En resum, aquest treball proporciona una visió integral de les connexions entre les xarxes gèniques, el microbioma intestinal i el metabolisme de lípids, oferint estratègies potencials per millorar la qualitat de la carn a través d'intervencions genètiques i microbianes.El cerdo es una especie importante en la producción y la investigación, ya que la carne de cerdo es una de las más demandadas en todo el mundo y esta especie es clave para diferentes campos de investigación humana. Por tanto, es importante profundizar en el conocimiento de las complejas interacciones entre la expresión génica en diferentes tejidos, la microbiota intestinal y la composición de ácidos grasos (AG) en cerdos.
Realizamos un análisis WGCNA e identificamos módulos de genes coexpresados en el tejido muscular, revelando correlaciones significativas con los perfiles de AG. Notablemente, dos módulos génicos se correlacionaron positivamente con los AG saturados y monoinsaturados, y negativamente con los AG poliinsaturados y la relación omega-6/omega-3, destacando vías relacionadas con la biosíntesis de AG insaturados y el metabolismo de AG. Por el contrario, otros dos módulos mostraron correlaciones positivas con los AG poliinsaturados y la relación omega-6/omega-3, y correlaciones negativas con los AG saturados y monoinsaturados, vinculados a vías que implican la degradación de ácidos grasos y la fosforilación oxidativa.
Además, exploramos el papel de la microbiota intestinal en el metabolismo del huésped, particularmente la producción de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) a partir de compuestos no digeribles, y su posterior acumulación en los tejidos. Se encontraron asociaciones significativas entre géneros bacterianos y de arqueas con los perfiles de AG en el contenido rectal, la grasa dorsal y el músculo. Específicamente, la abundancia de ácido n-butírico se correlacionó positivamente con el género bacteriano Prevotella y negativamente con Akkermansia, mientras que el ácido acético mostró la tendencia opuesta. Además, Rikenellaceae RC9 gut group se asoció positivamente con el ácido palmítico en el músculo y negativamente con el ácido esteárico en la grasa dorsal y el ácido oleico en el músculo, sugiriendo el papel indirecto de la microbiota en la modulación de la composición de AG.
Luego, estudiamos las diferencias entre el metagenoma y el metatranscriptoma de cerdos con diferencias extremas en el perfil de AGCC en su contenido rectal. A nivel de género, Clostridium fue el más activo, a pesar de ser el tercero en abundancia. Los géneros más abundantes fueron Bacteroides y Prevotella, aunque Treponema fue el segundo género más activo. Además, algunos géneros como Dorea, Dysgonomonas y Butyricicoccus fueron más activos que abundantes. A nivel de filo, Spirochaetota mostró una actividad de expresión superior a la esperada en relación con su abundancia. El análisis diferencial metatranscriptómico reveló que las especies de Lactobacillus y Pediococcus eran más activas en muestras con alto contenido de ácido acético y bajo contenido de ácido propiónico. Además, se identificó Akkermansia glycaniphila como productora de acetato, mientras que Prevotella copri fue más activa en muestras con alto contenido de ácido butírico, apoyando su papel en la producción de butirato a través de la vía del butiril-CoA. El análisis funcional destacó una expresión significativa de proteínas relacionadas con esporas y actividad de bacteriófagos, como antB.
Finalmente, investigamos el papel crucial del hígado en el metabolismo de AG y su interacción con la microbiota intestinal y la función inmunológica. Identificamos varios géneros bacterianos, como Agathobaculum, Collinsella, Floccifex, Phascolarctobacterium, SFLA01 y Streptococcus, que potencialmente influyen en la expresión de genes clave del hígado relacionados con el metabolismo energético. Se identificaron genes como ABCD3, CXCL8, CYP8B1, DEFB1, ELOVL2, FADS2, HMGCS2, MZB1 y SCD que son modulados por estos predictores microbianos, sugiriendo posibles vías para la modulación de la expresión génica basada en la microbiota.
En resumen, este trabajo proporciona una visión integral de las conexiones entre las redes génicas, el microbioma intestinal y el metabolismo de lípidos, ofreciendo estrategias potenciales para mejorar la calidad de la carne a través de intervenciones genéticas y microbianas.The pig is an important species in production and research, as pork is one of the most demanded meats worldwide and this species is key for different research fields such as gut health, cardiovascular diseases or xenotransplants. Therefore, it is important to deepen the knowledge of the complex interactions between the gene expression in different tissues, the gut microbiota and the fatty acid (FA) composition in pigs.
We performed a Weighted Gene Co-expression Network Analysis (WGCNA) and identified co-expressed gene modules in muscle tissue, revealing significant correlations with FA profiles. Notably, two gene modules were positively correlated with saturated and monounsaturated FAs, and negatively with polyunsaturated FAs and the omega-6/omega-3 ratio, highlighting pathways related to unsaturated FA biosynthesis and FA metabolism. Conversely, two other modules showed positive correlations with polyunsaturated FAs and omega-6/omega-3 ratio, and negative correlations with saturated and monounsaturated FAs, linked to pathways involving fatty acid degradation and oxidative phosphorylation.
Further, we explored the gut microbiota's role in host metabolism, particularly the production of short-chain fatty acids (SCFAs) from non-digestible compounds, and their subsequent accumulation in tissues. Significant associations were found between bacterial and archaeal genera with FA profiles in rectal content, backfat, and muscle. Specifically, the abundance of n-butyric acid correlated positively with the bacterial genus Prevotella and negatively with Akkermansia, while acetic acid showed the opposite trend. Additionally, Rikenellaceae RC9 gut group was positively associated with palmitic acid in muscle and negatively with stearic acid in backfat and oleic acid in muscle, suggesting the indirect role of the microbiota in modulating FA composition.
Then, we studied the differences between the metagenome and metatranscriptome of pigs with extreme differences in SCFAs content in their rectal content. At genus level, Clostridium was the most active, despite being third in abundance. The most abundant genera were Bacteroides and Prevotella, although Treponema was the second most active genus. In addition, some genera such as Dorea, Dysgonomonas and Butyriciccocus were more active than abundant. At phylum level, Spirochaetota showed higher expression activity than expected relative to its abundance. Differential metatranscriptomic analysis revealed that Lactobacillus and Pediococcus species were more active in samples with high acetic acid and low propionic acid content. Additionally, Akkermansia glycaniphila was identified as an acetate producer, while Prevotella copri was more active in high butyric acid samples, supporting its role in butyrate production via the butyryl-CoA pathway. Functional analysis highlighted significant expression of spore-related proteins and bacteriophage activity, such as antB.
Lastly, the liver's crucial role in FA metabolism and its interplay with gut microbiota and immune function was investigated. We identified several bacterial genera, such as Agathobaculum, Collinsella, Floccifex, Phascolarctobacterium, SFLA01 and Streptococcus, which potentially influence the expression of key liver genes related to energy metabolism. Genes such as ABCD3, CXCL8, CYP8B1, DEFB1, ELOVL2, FADS2, HMGCS2, MZB1 and SCD were identified as being modulated by these microbial predictors, suggesting potential avenues for microbiota-based modulation of gene expression.
In summary, this work provides comprehensive insights into the connections between gene networks, gut microbiome, and lipid metabolism, offering potential strategies for enhancing meat quality through targeted genetic and microbial interventions.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Producció Anima
Reuniting labour and nature: ecological regulation and organising for the effective protection and enforcement of labour rights
No full textAlthough nature and labour are two inseparable aspects of life, their artificial separation led to the current era of multiple crises with violations of labour rights at the highest level around the world. As such, fundamental hypothesis of this research is; effective protection and enforcement of labour rights require ecological regulation and organising based on a socio-ecological feminist foundation under the leadership of trade unions and support of ecological state with transformative changes in production, participation and collective action at work. Within this scope, innovative, eco-friendly and alternative solutions are offered for the better protection and enforcement of labour rights through the analyses of working time reduction, the right to disconnect, ecological whistleblowing at work, worker participation in ecological decision-making and ecological collective action at work. Since synergy between labour law and ecology is vital for ensuring workers’ rights against socio-ecological crises, reuniting labour and nature is urgently needed.Aunque la naturaleza y el trabajo son dos aspectos inseparables de la vida, su separación artificial condujo a la actual era de múltiples crisis con violaciones de los derechos laborales al más alto nivel en todo el mundo. Como tal, la hipótesis fundamental de esta investigación es que; la protección y el cumplimiento efectivos de los derechos laborales requieren una regulación y una organización ecológicas basadas en un fundamento feminista socio-ecológico bajo el liderazgo de los sindicatos y el apoyo del estado ecológico con cambios transformadores en la producción, la participación y la acción colectiva en el trabajo. Dentro de este ámbito, se ofrecen soluciones innovadoras, ecológicas y alternativas para una mejor protección y aplicación de los derechos laborales mediante el análisis de la reducción del tiempo de trabajo, el derecho a la desconexión, la denuncia ecológica en el trabajo, la participación de los trabajadores en la toma de decisiones ecológicas y la acción colectiva ecológica en el trabajo. Dado que la sinergia entre el derecho del trabajo y la ecología es vital para garantizar los derechos de los trabajadores frente a las crisis socio-ecológicas, es urgente reunir el trabajo y la naturaleza.Doğa ve emek yaşamın ayrılmaz iki parçası olmasına rağmen, yapay şekilde birbirinden ayrılmaları, dünya çapında en üst düzeyde işçi hakları ihlallerinin yaşandığı çoklu krizler çağına yol açmıştır. Böylelikle, bu araştırmanın temel hipotezi; işçi haklarının etkili bir şekilde korunmasının ve uygulanmasının, işyerinde üretim, katılım ve toplu eylemde dönüştürücü değişiklikler sağlayacak sosyo-ekolojik feminist bir temele dayanan ekolojik düzenleme ve örgütlenme ile gerçekleşeceğine dayanmaktadır. Bu kapsamda, çalışma süresinin azaltılması, ulaşılabilir olmama hakkı, işyerinde ekolojik ifşa/bilgi uçurma, ekolojik karar alma süreçlerine işçi katılımı ve işyerinde ekolojik toplu eylem konuları incelenerek, sendikaların öncülüğünde ve ekolojik devletin desteği doğrultusunda, işçi haklarının daha iyi korunması ve uygulanması için yenilikçi, doğa dostu ve alternatif çözümler sunulmaktadır. İş hukuku ve ekoloji arasındaki sinerji, sosyo-ekolojik krizlere karşı işçi haklarının garanti altına alınması için hayati önem taşıdığından, emek ve doğanın yeniden bir araya getirilmesine acilen ihtiyaç olduğu açıktır.Programa de Doctorat en Dre
Metal based nanoparticles for electrocatalytic and photocatalytic hydrogen production
No full textLa creixent preocupació pel problema de l'escalfament global, causat principalment pel consum massiu de combustibles fòssils tradicionals, ha generat un gran interès en explorar fonts d'energia renovable i sostenible. La fotosíntesi artificial és un camp que, inspirat per la natura, té com a objectiu emmagatzemar l'energia solar en enllaços químics, convertint-se així en una alternativa viable per produir energia neta. En un dels possibles processos, la descomposició de l'aigua, l'aigua s'oxida per produir oxigen i es redueix per produir hidrogen en les dues semireaccions involucrades en el procés. No obstant això, totes dues reaccions són cinèticament lentes, per tant, es requereixen catalitzadors eficients.
El Capítol 1 del manuscrit proporciona l'estat actual del problema de l'escalfament global i algunes estratègies corresponents per resoldre'l, destacant la importància dels catalitzadors, especialment els nanocatalitzadors, en la producció d'hidrogen com a combustible solar renovable.
En el Capítol 2 es llisten els principals objectius d'aquesta tesi, que inclouen el disseny i la caracterització dels materials, així com les seves proves (foto)(electro)catalítiques.
En el Capítol 3, es sintetitzen nanopartícules (NPs) de Pt o/ i Ru mono i bimetàl·liques utilitzant òxid de grafè reduït dopat amb nitrogen (NH2-rGO) com a suport, i s'estudia la seva activitat electrocatalítica i estabilitat cap a la reacció d'evolució d'hidrogen (HER).
En el Capítol 4, s'utilitza un lligand piridínic (3-fenilpiridina) com a estabilitzador per preparar NPs de Ru mitjançant el mètode organometàlic. L'activitat electrocatalítica en HER de les nanopartícules de Ru obtingudes s'ha comparat amb les de nanopartícules de Ru estabilitzades amb 2-fenilpiridina i 4-fenilpiridina per investigar els efectes dels tres lligands diferents. S'han estudiat diferències en termes de morfologia, estat d'oxidació superficial, propietats electrocatalítiques i estabilitat.
En el Capítol 5, s'han dipositat NPs metàl·liques (Pt, Ni o Cu) a la superfície de dues macroestructures covalents de triazina (CTF) diferents mitjançant un enfocament organometàlic per produir catalitzadors fotocatalítics per a la HER. S'ha investigat l'efecte de les NPs metàl·liques i l'estructura del CTF en el rendiment fotocatalític.
En el Capítol 6, els punts quàntics de carboni N,S (N,S-CD) s'han utilitzat com a interfícies per incorporar NPs de Pt i punts quàntics de tipus core-shell CdSe@ZnS per construir una nanoestructura orgànico-inorgànica mitjançant una síntesi en "un sol pas". Els sistemes híbrids CD/QD/Pt obtinguts han revelat un potencial d'activitat catalítica multitasca no només en fotoelectrocatalisi (HER fotoelectrocatalítica) sinó també en sonocatàlisi (degradació sonocatàlitica de contaminants de l'aigua).
Finalment, al Capítol 7 es presenten les principals conclusions d'aquest treball de doctorat.La creciente preocupación por el problema del calentamiento global, causado principalmente por el consumo masivo de combustibles fósiles, ha generado un gran interés en explorar fuentes de energía renovable y sostenible. La fotosíntesis artificial es un campo que, inspirado por la naturaleza, tiene como objetivo almacenar la energía solar en enlaces químicos, convirtiéndose así en una alternativa viable para producir energía limpia. En uno de los posibles procesos, la descomposición del agua, el agua se oxida para producir oxígeno y se reduce para producir hidrógeno en las dos semirreacciones involucradas en el proceso. Sin embargo, ambas reacciones son cinéticamente lentas, por lo tanto, se requieren catalizadores eficientes.
El Capítulo 1 del manuscrito proporciona el estado actual del problema del calentamiento global y algunas estrategias correspondientes para resolverlo, destacando la importancia de los catalizadores, especialmente los nanocatalizadores, en la producción de hidrógeno como combustible solar renovable.
En el Capítulo 2 se enumeran los principales objetivos de esta tesis, que incluyen el diseño y la caracterización de los materiales, así como sus pruebas (foto)(electro)catalíticas.
En el Capítulo 3, se sintetizan nanopartículas (NPs) de Pt o/ y Ru mono y bimetálicas utilizando óxido de grafeno reducido dopado con nitrógeno (NH2-rGO) como soporte, y se estudia su actividad electrocatalítica y estabilidad hacia la reacción de evolución de hidrógeno (HER).
En el Capítulo 4, se utiliza un ligando piridínico (3-fenilpiridina) como estabilizador para preparar NPs de Ru mediante el método organometálico. La actividad electrocatalítica en HER de las nanopartículas de Ru obtenidas se ha comparado con las de nanopartículas de Ru estabilizadas con 2-fenilpiridina y 4-fenilpiridina para investigar los efectos de los tres ligandos diferentes. Se han estudiado diferencias en términos de morfología, estado de oxidación superficial, propiedades electrocatalíticas y estabilidad.
En el Capítulo 5, se han depositado NPs metálicas (Pt, Ni o Cu) en la superficie de dos macroestructuras covalentes de triazina (CTF) diferentes mediante un enfoque organometálico para producir catalizadores fotocatalíticos para la HER. Se ha investigado el efecto de las NPs metálicas y la estructura del CTF en el rendimiento fotocatalítico.
En el Capítulo 6, los puntos cuánticos de carbono N,S (N,S-CD) se han utilizado como interfaces para incorporar NPs de Pt y puntos cuánticos de tipo core-shell CdSe@ZnS para construir una nanoestructura orgánico-inorgánica a través de una síntesis en "un solo paso". Los sistemas híbridos CD/QD/Pt obtenidos han revelado un potencial de actividad catalítica multitarea no solo en fotoelectrocatalisis (HER fotoelectrocatalítica) sino también en sonocatálisis (degradación sonocatalítica de contaminantes del agua).
Finalmente, en el Capítulo 7 se presentan las principales conclusiones de este trabajo de doctorado.The increasing concern in the global warming issue, which is mainly caused by massive consumption of traditional fossil fuels, has created great interest in exploring renewable and sustainable energy sources. Artificial photosynthesis is a field which, inspired by nature, has the aim of storing solar energy into chemical bonds, thus becoming a feasible alternative to produce clean energy. In one of the possible processes, water splitting, water is oxidized to oxygen and reduced to hydrogen in the two half reactions involved in the process. However, both reactions are kinetically slow, therefore, efficient catalysts are required.
Chapter 1 of the manuscript provides the current state of the art of the global warming issue and some of the corresponding strategies to solve the problem, highlighting the importance of catalysts, especially nanocatalysts in the production of hydrogen as a renewable solar fuel.
In Chapter 2, the main objectives of this thesis are listed, including the design, and characterization of the materials and as well as their (photo)(electro)catalytic testing.
In Chapter 3, mono- and bimetallic Pt or/and Ru NPs are synthesized using nitrogen doped reduced graphene oxide (NH2-rGO) as support, and their electrocatalytic activity and stability towards hydrogen evolution reaction (HER) is studied.
In Chapter 4, a N-donor pyridinic ligand (3-phenylpyridine) is used as stabilizer to prepare Ru NPs through the organometallic approach. The electrocatalytic activity towards the HER of obtained Ru nanoparticles has been compared to those of 2-phenylpyridine-stabilized and 4-phenylpyridine-stabilized Ru nanoparticles to investigate the effects of the three different ligands. Differences in terms of morphology, surface oxidation state, electrocatalytic properties and stability have been studied.
In Chapter 5, metal NPs (Pt, Ni, or Cu) have been deposited on the surface of two different covalent triazine frameworks (CTF) via the organometallic approach to produce photocatalytic catalysts for HER. The effect of metal NPs and CTF structure on the photocatalytic performance has been investigated.
In Chapter 6, N,S-Carbon Dots (N,S-CD) have been used as interfaces to incorporate Pt-NPs and CdSe@ZnS core-shell quantum dots to build an organic-inorganic nanostructure through a simple 'one-pot' synthetic approach. The obtained CD/QD/Pt hybrid systems have revealed multitasking catalytic activity potential towards not only in photoelectrocatalysis (photoelectrocatalytic HER) but also in sonocatalysis (sonocatalytic degradation of water contaminants).
Finally, in Chapter 7 the main conclusions of this PhD piece of work are given.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Químic
Gold nanomaterials-based optical biosensors for rapid and cost-efficient diagnostics
No full text- Comparació del projecte inicial amb la versió final de la tesi
La tesi de Liming Hu ha evolucionat significativament des del projecte original. La tesi descriu bé les aplicacions de nanomaterials d'or en biosensors òptics per a diagnòstics al punt d'atenció (POC) i el seu desenvolupament posterior per a la propera generació de biosensors intel·ligents. La progressió és evident en els diferents capítols, cadascun dels quals se centra en diferents aspectes de la investigació.
- La contribució de la tesi al coneixement actual de la matèria.
La tesi fa una contribució significativa al camp dels biosensors òptics, especialment en el context del diagnòstic POC. El treball de Liming enforteix la comprensió de l'ús de nanomaterials d'or i presenta noves estratègies sintètiques i de biofuncionalització que s'apliquen directament al desenvolupament d'assajos colorimètrics de flux lateral (LFA). A més, aquest treball introdueix un innovador mecanisme de transducció de senyals basat en nanopartícules metàl·liques i bacteris bioluminiscents (BBLISA). La incorporació de diferents estratègies de millora del senyal afegeix coneixements valuosos al coneixement actual.
- Oportunitats per continuar la investigació o ampliar el treball realitzat.
La tesi identifica i obre diverses vies per a futures investigacions. Els desafiaments per trobar anticossos adequats per als LFA, com es destaca al Capítol 3, suggereixen la necessitat d'una exploració i caracterització més gran en el desenvolupament de bioreceptors per a la generació ràpida de dispositius POC. L'adaptació de nanoflors d'òxid d'or-iridi (Au-IrO2 NF) a LFA suggereix l'adaptació i ús de noves nanopartícules colorimètriques o fluorescents per millorar el rendiment analític dels LFA. Finalment, els resultats prometedors de BBLISA obren oportunitats per ampliar l'ús de nanopartícules per a la generació de plataformes bioanalítiques programables basades en bioluminescència.
- Lobertura de noves àrees de recerca.
El treball de Liming obrirà noves àrees de recerca, especialment en l'aplicació de nanopartícules bimetàl·liques a base d'or a LFA i el desenvolupament de BBLISA com a nova plataforma bioanalítica. En particular, es podrien utilitzar nous nanomaterials per generar una plataforma de "senyal activat" bioluminiscent. Aquests avenços introdueixen conceptes i tècniques innovadores que poden estimular noves investigacions en el camp del desenvolupament de biosensors.
- La importància o aplicabilitat dels resultats.
Els resultats de la investigació de Liming són particularment importants en el context del desenvolupament de diagnòstics POC ràpids i sensibles. La sensibilitat millorada aconseguida amb Au-IrO2 NF a LFA i la implementació reeixida de BBLISA per a la detecció de biomarcadors clínicament rellevants subratllen la rellevància pràctica de les troballes.
- Punts forts i punts febles.
La fortalesa del treball rau en la seva organització sistemàtica, presentació clara dels detalls experimentals i demostració d'èxit d'aplicacions noves. No obstant això, les possibles debilitats inclouen la discussió limitada sobre els possibles desafiaments en la implementació al món real i la necessitat d'una major validació de BBLISA en diferents escenaris clínics.
- Idoneïtat per a la publicació
En termes d'idoneïtat per a la publicació, atès que els resultats ja s'han informat en articles en què Liming és el primer autor, és possible que la tesi no sigui adequada per a una publicació independent. Tot i això, els articles individuals fan una contribució significativa a la literatura científica i la tesi proporciona una descripció completa dels resultats col·lectius.
- Exhaustivitat de la bibliografia.
La bibliografia és completa, especialment la introducció que cobreix literatura nova rellevant del 2020 al 2023. La inclusió de fonts recents millora la credibilitat de la recerca i demostra una revisió exhaustiva de la literatura existent.
- Presentació
La tesi està ben presentada i cada capítol està estructurat de manera coherent.- Comparación del proyecto inicial con la versión final de la tesis
La tesis de Liming Hu ha evolucionado significativamente desde el proyecto original. La tesis describe bien las aplicaciones de nanomateriales de oro en biosensores ópticos para diagnósticos en el punto de atención (POC) y su desarrollo posterior para la próxima generación de biosensores inteligentes. La progresión es evidente en los diferentes capítulos, cada uno de los cuales se centra en diferentes aspectos de la investigación.
- La contribución de la tesis al conocimiento actual de la materia.
La tesis hace una contribución significativa al campo de los biosensores ópticos, especialmente en el contexto del diagnóstico POC. El trabajo de Liming fortalece la comprensión del uso de nanomateriales de oro y presenta nuevas estrategias sintéticas y de biofuncionalización que se aplican directamente al desarrollo de ensayos colorimétricos de flujo lateral (LFA). Además, este trabajo introduce un innovador mecanismo de transducción de señales basado en nanopartículas metálicas y bacterias bioluminiscentes (BBLISA). La incorporación de diferentes estrategias de mejora de la señal añade conocimientos valiosos al conocimiento actual.
- Oportunidades para continuar la investigación o ampliar el trabajo realizado.
La tesis identifica y abre varias vías para futuras investigaciones. Los desafíos para encontrar anticuerpos adecuados para los LFA, como se destaca en el Capítulo 3, sugieren la necesidad de una mayor exploración y caracterización en el desarrollo de biorreceptores para la generación rápida de dispositivos POC. La adaptación de nanoflores de óxido de oro-iridio (Au-IrO2 NF) en LFA sugiere la adaptación y el uso de nuevas nanopartículas colorimétricas o fluorescentes para mejorar el rendimiento analítico de los LFA. Finalmente, los prometedores resultados de BBLISA abren oportunidades para ampliar el uso de nanopartículas para la generación de plataformas bioanalíticas programables basadas en bioluminiscencia.
- La apertura de nuevas áreas de investigación.
El trabajo de Liming abrirá nuevas áreas de investigación, especialmente en la aplicación de nanopartículas bimetálicas a base de oro en LFA y el desarrollo de BBLISA como una nueva plataforma bioanalítica. En particular, se podrían utilizar nuevos nanomateriales para generar una plataforma de "señal activada" bioluminiscente. Estos avances introducen conceptos y técnicas novedosos que pueden estimular nuevas investigaciones en el campo del desarrollo de biosensores.
- La importancia o aplicabilidad de los resultados.
Los resultados de la investigación de Liming son particularmente importantes en el contexto del desarrollo de diagnósticos POC rápidos y sensibles. La sensibilidad mejorada lograda con Au-IrO2 NF en LFA y la implementación exitosa de BBLISA para la detección de biomarcadores clínicamente relevantes subrayan la relevancia práctica de los hallazgos.
- Puntos fuertes y puntos débiles.
La fortaleza del trabajo radica en su organización sistemática, presentación clara de los detalles experimentales y demostración exitosa de aplicaciones novedosas. Sin embargo, las posibles debilidades incluyen la discusión limitada sobre los posibles desafíos en la implementación en el mundo real y la necesidad de una mayor validación de BBLISA en diferentes escenarios clínicos.
- Idoneidad para la publicación
En términos de idoneidad para la publicación, dado que los resultados ya se han informado en artículos en los que Liming es el primer autor, es posible que la tesis no sea adecuada para una publicación independiente. Sin embargo, los artículos individuales hacen una contribución significativa a la literatura científica y la tesis proporciona una descripción completa de los resultados colectivos.
- Exhaustividad de la bibliografía.
La bibliografía es completa, especialmente la introducción que cubre literatura nueva relevante de 2020 a 2023. La inclusión de fuentes recientes mejora la credibilidad de la investigación y demuestra una revisión exhaustiva de la literatura existente.
- Presentación
La tesis está bien presentada y cada capítulo está estructurado de forma coherente.- Comparison of the initial project with the final version of the thesis
Liming Hu's thesis has evolved significantly from the original project. The thesis well describes the applications of gold nanomaterials in optical biosensors for point-of-care (POC) diagnostics and their further development for the next generation of smart biosensors. The progression is evident in the different chapters, each of which focuses on different aspects of the research.
- The contribution made by the thesis to current subject knowledge
The thesis makes a significant contribution to the field of optical biosensors, especially in the context of POC diagnostics. Liming's work strengthens the understanding of the use of gold nanomaterials and presents novel synthetic and biofunctionalization strategies that are directly applied to the development of colorimetric lateral flow assays (LFAs). In addition, this work introduces a breakthrough signal transduction mechanism based on metallic nanoparticles and bioluminescent bacteria (BBLISA). The incorporation of different signal enhancement strategies adds valuable insights to the current knowledge.
- Opportunities for continued research or extension of the work undertaken
The thesis identifies and opens several avenues for future research. The challenges in finding suitable antibodies for LFAs, as highlighted in Chapter 3, suggest the need for further exploration and characterization in bioreceptor development for rapid generation of POC devices. The adaptation of gold-iridium oxide nanoflowers (Au-IrO2 NFs) in LFAs suggests the adaptation and use of new colorimetric or fluorescent nanoparticles to improve the analytical performance of LFAs. Finally, the promising results of BBLISA open opportunities for expanding the use of nanoparticles for the generation of programmable bioanalytical platform based on bioluminescence.
- The opening up of new research areas
Liming's work will open up new research areas, especially in the application of gold-based bimetallic nanoparticles in LFAs and the development of BBLISA as a novel bioanalytical platform. In particular, new nanomaterials could be used to generate a bioluminescent 'signal on' platform. These advances introduce novel concepts and techniques that can stimulate further investigations in the field of biosensor development.
- The importance or applicability of the results
The results of Liming's research are particularly important in the context of developing rapid and sensitive POC diagnostics. The improved sensitivity achieved with Au-IrO2 NFs in LFAs and the successful implementation of BBLISA for the detection of clinically relevant biomarkers underscore the practical relevance of the findings.
- Strong points and weak points
The strength of the work lies in its systematic organization, clear presentation of experimental details, and successful demonstration of novel applications. However, potential weaknesses include the limited discussion of potential challenges in real-world implementation and the need for further validation of BBLISA in different clinical scenarios.
- Suitability for publication
In terms of suitability for publication, since the results have already been reported in papers where Liming is the first author, the thesis may not be suitable for stand-alone publication. However, the individual papers make a significant contribution to the scientific literature, and the thesis provides a comprehensive overview of the collective results.
- Comprehensiveness of bibliography
The bibliography is comprehensive, especially the introduction covering relevant new literatures from 2020 to 2023. The inclusion of recent sources enhances the credibility of the research and demonstrates a thorough review of the existing literature.
- Presentation
The thesis is well presented and each chapter is coherently structured.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Biotecnologi
Health impact of insect consumption through their interaction with gastrointestinal tract: exploring the role of intestinal taste receptors
No full textEl consum d'insectes guanya atenció per la seva percepció de sostenibilitat i beneficis per a la salut. Els insectes aporten un alt valor nutritiu, incloent aminoàcids essencials, micronutrients, pèptids i antioxidants, prometedors per a la reducció del risc de malalties cròniques i millora de la funció immunitària i intestinal. La salut del tracte intestinal és vital per al benestar general, ja que serveix com a primera barrera de l'organisme contra aliments i patògens. A més, la presència de receptors del gust a l'intestí, que tenen efectes fisiològics més enllà del seu paper en la percepció del gust, indica el potencial de la dieta per influir en la salut intestinal i general mitjançant aquests receptors.
Aquesta tesi explora l'impacte del consum d'insectes en la salut intestinal i sistèmica, incloent condicions de salut i d'inflamació en rates. També investiga com els insectes poden influir en els receptors del gust intestinal i les seves implicacions per a la salut.
Els resultats mostren que els insectes no tenen efectes adversos en rates Wistar, i milloren les alteracions intestinals i metabòliques causades per la inflamació. També modula l'expressió dels receptors d’umami i amarg, i té implicacions en les respostes metabòliques i inflamatòries. El consum d'insectes com a única font de proteïnes produeix un perfil menys inflamatori que les fonts convencionals i indueix canvis metabòlics en rates sanes. A més, una dieta basada en insectes millora algunes alteracions inflamatòries i metabòliques associades amb l'obesitat.
En conclusió, el consum crònic d'insectes beneficia la salut intestinal i alleuja problemes inflamatoris i metabòlics en condicions saludables i patològiques. Aquesta recerca destaca la importància dels patrons dietètics i l'estat de salut en els receptors del gust intestinal, suggerint-ne la seva rellevància en funcions crítiques de l’organisme.El interés en el consumo de insectos está en aumento debido a su percebida sostenibilidad y beneficios para la salud. Estos insectos ofrecen un alto valor nutricional, incluyendo aminoácidos esenciales, micronutrientes y compuestos bioactivos como péptidos y antioxidantes, que muestran potencial para reducir el riesgo de enfermedades crónicas, mejorar la función inmunológica y promover la salud intestinal. La salud del tracto intestinal es crucial para el bienestar general, actuando como la primera barrera del cuerpo contra los alimentos y patógenos. Además, la presencia de receptores gustativos en el intestino resalta el potencial de las elecciones dietéticas para influir en la salud intestinal y general.
Esta tesis explora el impacto del consumo de insectos en la salud intestinal y las respuestas sistémicas, en condiciones tanto de inflamación sana como inducida en ratas. Asimismo, investiga cómo los insectos pueden afectar a los receptores del gusto intestinal y sus implicaciones para la salud.
Los resultados muestran que la administración de insectos a ratas Wistar no tiene efectos adversos. La suplementación con insectos mejora algunas alteraciones intestinales y metabólicas inducidas por la inflamación. Además, los insectos modifican la expresión de los receptores del sabor umami y amargo, afectando las respuestas metabólicas e inflamatorias. Consumir insectos como única fuente de proteínas resulta en un perfil menos proinflamatorio en comparación con fuentes proteicas convencionales e induce cambios en el estado metabólico en ratas sanas. Además, una dieta basada en insectos mejora las alteraciones inflamatorias y metabólicas asociadas con un estado obesogénico.
En conclusión, el consumo crónico de insectos muestra efectos favorables en la salud intestinal y alivia los problemas inflamatorios y metabólicos tanto en condiciones saludables como patológicas. Estos hallazgos subrayan la influencia de los patrones dietéticos y el estado de salud en la expresión de los receptores del gusto intestinales.The consumption of insects is gaining attention due to its perceived sustainability and health benefits. Insects provide a high nutritional value, including essential amino acids and micronutrients, while also containing bioactive compounds like peptides and antioxidants. These compounds show promise in reducing chronic disease risk, improving immune function, and promoting intestinal health. In this sense, the intestinal tract's health is vital for overall well-being, as it serves as the body's first barrier against food and pathogens. Additionally, the presence of taste receptors in the intestine, which are known to have physiological effects beyond their role in taste perception, highlights the potential for dietary choices to influence intestinal and overall health through these receptors.
This thesis examines the impact of insect consumption on intestinal health and, systemic responses, in both healthy and induced inflammation conditions in rats. Furthermore, it investigates how insects may influence intestinal taste receptors and their health implications.
The results demonstrate that the administration of insect to normal chow-feed Wistar rats have no adverse health effects. The supplementation with insects improves intestinal and metabolic alterations induced by LPS injection. Insect modulates umami and bitter taste receptor expression, and it has implications for metabolic and inflammatory responses. Moreover, consumption of insect as a unique source of protein resulted in a less pro-inflammatory profile compared to conventional protein sources and induced changes in metabolic status in healthy rats. Additionally, consumption of insect-based diet ameliorates inflammatory and metabolic disturbances, associated with an obesogenic status.
In conclusion, chronic insect consumption demonstrates favorable effects on intestinal health and alleviates inflammatory and metabolic issues across both healthy and pathological conditions. Furthermore, the results emphasize the influence of dietary patterns and health status on intestinal taste receptor expression, suggesting their involvement in critical functions such as immunity and metabolism
Gene therapy overexpressing Klotho for Amyotrophic Lateral Sclerosis
No full textLa esclerosi lateral amiotròfica (ELA) és una malaltia neuromuscular devastadora que manca de tractaments efectius. Els mecanismes fisiopatològics que condueixen a la degeneració de les motoneurones (MNs) i la denervació muscular són complexos i variats. La clau per a la millora funcional en l'ELA rau en prevenir el desemparament axonal dels músculs, protegir les MNs i fomentar la reinervació.
[Alfa]-Klotho (KL) és una cronoquina versàtil amb qualitats neuroprotectores i mioregeneratives, gràcies a les seves propietats antioxidants i antiinflamatòries, i a la seva capacitat de promoure la mielinització, protegir contra l'excitotoxicitat i mantenir la ultraestructura i funció mitocondrial. En aquesta tesi, s'ha explorat el potencial terapèutic de la sobreexpressió de KL tant en el sistema nerviós central (SNC) com en el múscul esquelètic en l'ELA. Amb aquest propòsit, primerament es va identificar una disminució dels nivells endògens de les formes secretada i de membrana de KL en aquests teixits en dos models de degeneració de MNs i atrofia muscular. Posteriorment, es van investigar els efectes protectors de totes dues formes de KL contra l'excitotoxicitat aguda induïda per glutamat utilitzant cultius organotípics de medul·la espinal (SCOCs), revelant una protecció completa de les MNs espinals.
Aprofitant els beneficis pleiotròpics de KL, es van dirigir teràpies gèniques basades en vectors virals adenoassociats (AAV) a la medul·la espinal i els músculs esquelètics del model de ratolí SOD1G93A d'ELA per sobreexpressar KL. Mentre que la sobreexpressió en el SNC només té un impacte lleu en la preservació neuromuscular en les femelles, millora la funció motora en tots dos sexes. D'altra banda, augmentar la secreció muscular de KL protegeix les MNs, redueix la reactivitat astrocítica i microglial, i preseerva les unions neuromusculars (NMJ), prevenint així l'atrofia muscular i mantenint la funció neuromuscular. Aquesta intervenció resulta en una millora de la funció locomotora i de la força, un retard en l'inici de la malaltia i una supervivència prolongada. És important destacar que, fins i tot en una etapa simptomàtica, la sobreexpressió muscular de KL frena el declivi neuromuscular i motor progressiu característic dels ratolins SOD1G93A.
Finalment, s'han realitzat estudis de transcriptòmica i proteòmica a la medul·la espinal i els músculs gastrocnemis, elucidant els principals mecanismes subjacents als efectes neuroprotectors de KL en l'ELA. En conclusió, els nostres resultats ofereixen evidència contundent que la secreció de KL en els músculs pot promoure una millora funcional en l'ELA, obrint possiblement un nou camí en el tractament d'aquesta malaltia devastadora.La esclerosis lateral amiotrófica (ELA) es una enfermedad neuromuscular devastadora que carece de tratamientos efectivos. Los mecanismos fisiopatológicos que conllevan a la degeneración de las motoneuronas (MNs) y la denervación muscular son complejos y variados. La clave para la mejora funcional en la ELA radica en prevenir el desprendimiento axonal de los músculos, proteger las MNs y fomentar la reinervación.
[Alfa]-Klotho (KL) es una cronoquina versátil con cualidades neuroprotectores y mioregenerativos, debido a sus propiedades antioxidantes y antiinflamatorias, y a su capacidad de promover la mielinización, proteger contra la excitotoxicidad y mantener la ultraestructura y función mitocondrial. En esta tesis, exploramos el potencial terapéutico de la sobreexpresión de KL tanto en el sistema nervioso central (SNC) como en el músculo esquelético en la ELA. Con este propósito, primero identificamos una disminución de los niveles endógenos de las formas secretadas y membranas de KL en estos tejidos en dos modelos de degeneración de MNs y atrofia muscular. Posteriormente, investigamos los efectos protectores de ambas formas de KL contra la excitotoxicidad aguda inducida por glutamato utilizando cultivos organotípicos de médula espinal (SCOCs), revelando una protección completa de las MNs espinales.
Aprovechando los beneficios pleiotrópicos de KL, dirigimos terapias génicas basadas en vectores virales adenoasociados (AAV) a la médula espinal y los músculos esqueléticos del modelo de ratón SOD1G93A de ELA para sobrexpresar KL. Mientras que la sobreexpresión en el SNC sólo tuvo un impacto leve en la preservación neuromuscular en las hembras, mejoró la función motora en ambos sexos. Por otro lado, aumentar la secreción muscular de KL protegió las MNs, redujo la reactividad astrocítica y microglial, y preservó las uniones neuromusculares (NMJ), previniendo así la atrofia muscular y manteniendo la función neuromuscular. Esta intervención resultó en una mejora de la función locomotora y de la fuerza, un retraso en el inicio de la enfermedad y una supervivencia prolongada. Es importante destacar que, incluso en una etapa sintomática, la sobreexpresión muscular de KL ralentizó el declive neuromuscular y motor progresivo característico de los ratones SOD1G93A.
Finalmente, realizamos estudios de transcriptómica y proteómica en la médula espinal y los músculos gastrocnemios, elucidando los principales mecanismos subyacentes a los efectos neuroprotectores de KL en la ELA. En conclusión, nuestros hallazgos ofrecen evidencia convincente de que la secreción de KL en los músculos puede promover una mejora funcional en la ELA, abriendo posiblemente un nuevo camino en el tratamiento de esta devastadora enfermedad.Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a debilitating neuromuscular disease currently lacking effective treatments. The pathophysiological mechanisms involved in the degeneration of motoneurons (MNs) and muscle denervation are intricate and diverse. The key to enhancing functional outcomes in ALS lies in preventing axonal detachment from muscles, protecting MNs, and promoting reinnervation.
[Alfa]-Klotho (KL) emerges as a pleiotropic chronokine with notable neuroprotective and myoregenerative properties, including anti-oxidative and anti-inflammatory effects, promoting myelination, protecting from excitotoxicity, and maintaining mitochondrial ultrastructure and function. In the present thesis, we have explored the therapeutic potential of KL overexpression in both the central nervous system and skeletal muscle in ALS. For this purpose, we first identified that the endogenous levels of secreted and transmembrane KL in these tissues were downregulated in two models of MN degeneration and muscle atrophy. Next, we investigated the protective effects of secreted and transmembrane KL against acute excitotoxicity using spinal cord organotypic cultures (SCOCs), revealing complete protection of spinal MNs from glutamate-induced excitotoxicity upon KL overexpression.
Capitalizing on the pleiotropic benefits of KL, we employed gene therapies based on adeno-associated viral vectors (AAV) to overexpress secreted KL in the spinal cord and skeletal muscles of the SOD1G93A mouse model of ALS. Our results indicate that CNS overexpression had a mild impact on neuromuscular preservation, only observed in females, but it improved motor function in both sexes. On the other hand, enhancing muscle secretion of KL protected MNs, mitigated astrocyte and microglial reactivity, and preserved neuromuscular junctions (NMJ). This intervention resulted in preserved muscle mass and neuromuscular function, improved locomotor function and strength, delayed disease onset, and prolonged survival. Importantly, even at a symptomatic stage, muscle overexpression of KL slowed down the progressive neuromuscular and motor decline characteristic of SOD1G93A mice.
Finally, we conducted comprehensive transcriptomics and proteomics in the spinal cord and gastrocnemius muscles, elucidating the primary mechanisms underlying the neuroprotective effects of KL in ALS. Overall, our findings offer compelling evidence that muscle secretion of KL can foster functional improvement in ALS, potentially paving the way for a novel avenue in the treatment of this devastating disorder.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Bioquímica, Biologia Molecular i Biomedicin