Tesis Doctorals en Xarxa
Not a member yet
46997 research outputs found
Sort by
Water-soluble bio-acrylic polymers leveraging lactic acid-based commercial products: from synthesis towards potential applications
No full textDegut a la sobre-explotació de recursos finits i a l’acumulació de gasos d’efecte hivernacle i de residus no degradables, governs i ciutadans de tot el món estan reclamant un sistema productiu més sostenible. En aquest sentit, els residus orgànics urbans o els derivats de l’explotació agrícola emergeixen com alternativa renovable als recursos fòssils, dels quals se n’extreu la lignina i els sucres C5/C6, que poden ser processats per obtenir diverses plataformes químiques renovables. En aquesta tesis es presenta una revisió dels monòmers i polímers (met)acrílics que es poden obtenir a partir de les plataformes químiques renovables més rellevants (àcid itaconic, α-insaturada-γ-butirolactona, levoglucosanona, sorbitol, furfural i àcid làctic). Es destaca especialment la plataforma de l’àcid làctic, de la qual se’n descriuen les rutes sintètiques dels lactats i lactamides (LEs i LAs) i els corresponents monomers (met)acrílics, així com les propietats i potencials aplicacions dels seus polímers. En aquest punt, aquesta tesis amplia la llista de monomers acrílics derivats de les LAs (LAAs) disponibles. Per fer-ho, l’àcid polilàctic (PLA), el lactat d’etil i l’AGNIQUE® AMD 3L (o lactamida de N,N-dimetil, DML)—productes comercials de la plataforma de l’àcid làctic—s’han utilitzat com a matèria primera per la síntesis d’una petita biblioteca de LAAs N-substituides. Els polímers obtinguts (PLAAs) mitjançant mètodes de polimerització radicalària controlada (CRP), s’han caracteritzat utilitzant tècniques com NMR, SEC, DSC, TGA, angle de contacte i DLS, entre d’altres. Es destaca el comportament sensible a temperatura que presenten alguns PLAAs en solució aquosa, amb una temperatura de terbolesa (Tcp) dependent del grup N-substituit (Tcp = 10.9–80.5 °C). Degut a aquest comportament dinàmic i a la no-toxicitat i biocompatibilitat del polímers estudiats, s’han investigat potencials aplicacions com la preparació d’hidrogels intel·ligents, de nanopartícules sensibles a la temperatura o de recobriments ultrafins i degradables en forma d’hidrogel.Debido a la sobreexplotación de recursos finitos y a la acumulación de gases de efecto invernadero y residuos no degradables, gobiernos y ciudadanos de todo el mundo están reclamando un sistema productivo más sostenible. En este sentido, los desechos orgánicos urbanos o los derivados de la explotación agrícola emergen como una alternativa renovable a los recursos fósiles, de los cuales se extraen la lignina y los azúcares C5/C6, que pueden ser procesados para obtener diversas plataformas químicas renovables. En esta tesis se presenta una revisión de los monómeros y polímeros (met)acrílicos que se pueden obtener a partir de las plataformas más relevantes (ácido itacónico, α-insaturado-γ-butirolactona, levoglucosanona, sorbitol, furfural y ácido láctico). Se destaca especialmente la plataforma del ácido láctico, de la cual se describen las rutas sintéticas de los lactatos y lactamidas (LEs y LAs) y los correspondientes monómeros (met)acrílicos, así como las propiedades y potenciales aplicaciones de sus polímeros. En este contexto, esta tesis amplía la lista de monómeros acrílicos derivados de las LAs (LAAs) disponibles. Para ello, el ácido poliláctico (PLA), el lactato de etilo y el AGNIQUE® AMD 3L (o lactamida de N,N-dimetil, DML)—productos comerciales de la plataforma del ácido láctico—se han utilizado como materia prima para la síntesis de una pequeña biblioteca de LAAs N-sustituidos. Los polímeros obtenidos (PLAAs) mediante métodos de polimerización radicalaria controlada (CRP), han sido caracterizados utilizando técnicas como NMR, SEC, DSC, TGA, ángulo de contacto y DLS, entre otras. Se destaca el comportamiento sensible a la temperatura que presentas algunos PLAAs en solución acuosa, con una temperatura de turbidez (Tcp) dependiente del grupo N-sustituido (Tcp = 10.9–80.5 °C). Debido a este comportamiento dinámico y a su no toxicidad y biocompatibilidad, se han investigado potenciales aplicaciones como la preparación de hidrogeles inteligentes, de nanopartículas sensibles a la temperatura o recubrimientos ultrafinos y degradables en forma de hidrogeles.Societies and governments are claiming for a transition to more sustainable productive system due to the overexploitation of limited resources and to the accumulation of greenhouse gases and long-lasting waste. Vegetable sources such as residues from crop processing, or organic urban and industrial sewage have emerged as sustainable alternatives to the finite fossil resources. Lignin and C5/C6 sugars extracted from them are further processed to obtain renewable chemical platforms. This thesis reviews the available (meth)acrylic monomers and polymers derived from the most relevant lignocellulosic chemical platforms, including itaconic acid, α-unsaturated-γ- butyrolactones, levoglucosanone, sorbitol, furfural and lactic acid platforms. Described well-defined homo- and block-copolymers and their applications are presented. Special emphasis is made on the lactic acid platform, exploring the synthetic pathways of lactate esters (LEs) and lactate amides (LAs) and their corresponding (meth)acrylate monomers. Moreover, the properties and potential applications of LEs and LAs (meth)acrylates polymers are extensively explored. From here, this thesis expands the accessible library of LA acrylate (LAAs) monomers. Poly lactic acid (PLA), ethyl lactate (EL) and AGNIQUE® AMD 3L (N,N-dimethyl lactamide, DML)—commercial products from the lactic acid platform—were used for the synthesis of a mini-library of LAAs with variable N-moiety. Well-defined LAAs polymers (PLAAs) were successfully obtained taking advantage of controlled radical polymerization methods (CRP). Homo-, statistical-, and block-copolymers were fully characterized using techniques such as NMR, SEC, DSC, TGA, contact angle, and DLS, among others. Interestingly, PLAAs exhibited thermoresponsive behavior in water, which resulted to be dependent on the N-segment, with the sharp phase separation event (Tcp) covering a wide range of temperatures (Tcp = 10.9–80.5 °C). Due to this dynamic behavior and their demonstrated non-toxicity and biocompatibility, applications such as smart hydrogels, temperature sensitive nanoparticles or coating in form of degradable ultra-thin surface-attached hydrogels were investigated."Universitat Rovira i Virgili. Programa de Doctorat en Ciència i Tecnologia Química
Efecto de las vesículas de membrana de cepas probióticas y comensales de Escherichia coli en la infección por rotavirus en células de epitelio intestinal
No full textPrograma de Doctorat en Biotecnologia[spa] La infección por rotavirus es la principal causa de gastroenteritis aguda, especialmente en niños menores de cinco años. Actualmente, no existe un tratamiento antiviral específico para esta infección; el tratamiento se centra en prevenir la deshidratación mediante la administración de líquidos y soluciones de rehidratación oral.
En los últimos años, se ha explorado el uso de probióticos como posible terapia para tratar las infecciones por rotavirus. Los probióticos, definidos como microorganismos vivos que confieren beneficios a la salud del huésped, han mostrado efectos beneficiosos en la modulación de la respuesta inmunitaria y en la competencia con patógenos en el tracto gastrointestinal. Algunos estudios sugieren que ciertas cepas probióticas pueden reducir la duración y la severidad de la diarrea causada por rotavirus en niños.
En el contexto de las terapias basadas en el microbioma, las vesículas de membrana derivadas de bacterias han emergido como herramientas prometedoras en biomedicina. Estas vesículas transportan biomoléculas presentes en la cepa productora, incluyendo proteínas y ácidos nucleicos, y actúan como vehículos de entrega de moléculas efectoras a las células del hospedador, donde activan vías de señalización y modulan respuestas celulares. En los últimos años, las vesículas extracelulares (EVs) bacterianas, en especial las producidas por probióticos, están siendo estudiadas por su capacidad de inducir respuestas inmunitarias y su potencial aplicación como adyuvantes o plataformas para el desarrollo de nuevas vacunas.
Escherichia coli Nissle 1917 (EcN) es una cepa probiótica conocida por sus propiedades beneficiosas en diversas enfermedades gastrointestinales. EcoR12 es una cepa comensal aislada de heces de un adulto humano sano, de la cual también se han reportado efectos beneficiosos en la modulación de la inflamación intestinal.
Un estudio en modelos porcinos gnotobióticos mostró que la administración del probiótico EcN mejoró la sintomatología y potenció las respuestas inmunitarias innatas y adaptativas durante el curso de la infección por rotavirus. La administración conjunta de EcN y triptófano mejoró la respuesta inmunitaria y modificó el metaboloma, sugiriendo el potencial terapéutico de este probiótico en las infecciones por rotavirus.
Nuestro grupo estudia el rol de las vesículas de probióticos y microbiota en la comunicación intercelular con el hospedador. En esta interacción, cada vez hay más evidencias sólidas que indican que los efectos de la microbiota sobre la fisiopatología del hospedador están mediados por las vesículas liberadas por el conjunto del microbioma intestinal. En este contexto, nuestro grupo ha evaluado la efectividad de intervenciones basadas en vesículas extracelulares (EVs) del probiótico EcN o del comensal EcoR12 en la mitigación de la diarrea y mejora de la inmunidad en un modelo preclínico de infección por rotavirus (RV) en ratas lactantes, constatando la mejora de la inmunidad humoral y celular, siendo ciertos efectos específicos de la cepa. Así, las EVs de EcoR12 activaron la expresión intestinal de CD68, TLR2 e IL-12, mientras que las EVs de EcN estimularon la maduración intestinal, la integridad de barrera y mejoraron la función de absorción. Este trabajo permitió concluir que las intervenciones que involucran EVs de
probióticos/microbiota pueden servir como una estrategia postbiótica segura (libre de bacterias) para mejorar los síntomas clínicos y las respuestas inmunitarias durante la infección por RV en el período neonatal. Además, podrían utilizarse como adyuvantes para mejorar la inmunogenicidad y la eficacia de las vacunas contra el RV.
Aunque estos hallazgos son prometedores, es importante señalar que antes de trasladar las EVs de microbiota y probióticos a estrategias bióticas dirigidas a salud humana, es necesario conocer en mayor profundidad los mecanismos moleculares activados por las vesículas, responsables de sus efectos. Por ello, en este trabajo analizamos el impacto de las EVs de las cepas EcN y EcoR12 sobre la replicación viral, así como a nivel de estrés oxidativo, liberación de calcio, respuesta inflamatoria y antiviral, y refuerzo de la barrera intestinal incluyendo las proteínas de uniones estrechas y producción de mucina. Puesto que el rotavirus se replica principalmente en enterocitos diferenciados del epitelio intestinal, el estudio se ha llevado a cabo en monocapas polarizadas de células Caco-2, donde se ha analizado la expresión de genes involucrado en estos procesos fisiológicos alterados por el virus y la cuantificación/localización de proteínas por microscopía confocal. Respecto al análisis de mucina, el estudio se ha realizado en células LS174T, como modelo de células caliciformes productoras de mucina.
Los resultados obtenidos muestran que el tratamiento previo con las EVs de estas cepas de la microbiota intestinal inhibe o interfiere con el ciclo replicativo e infectivo del RV en enterocitos maduros. A nivel molecular, las EVs reducen los niveles intracelulares de calcio y de especies reactivas de oxígeno (ROS) en las células infectadas. Además, previenen la deslocalización del regulador máster de estrés oxidativo NFR-2 inducida por el virus a medida que avanza el tiempo de infección.
Respecto a la respuesta inflamatoria, los cambios más destacados inducidos por las EVs de ambas cepas afectan a la expresión de la enzima ciclooxigenasa-2 (COX-2). Es conocido que el RV induce la expresión de esta enzima, lo que se traduce en un aumento en la producción de prostaglandina E2 (PGE2), un mediador de la inflamación que a la vez estimula la replicación del RV. Es de destacar que las EVs de ambas cepas previenen la sobrexpresión de COX-2 en células infectadas, siendo este el mecanismo que podría explicar la menor replicación del RV en células tratadas con EVs. Sin embargo, algunos efectos son específicos de cepa. Así, las EVs de EcN (pero no las de EcoR12) activan en mayor medida la producción de IL-8, una quimiocina que promueve la atracción de macrófagos hacia el lugar de infección con la finalidad de erradicar al patógeno. La inducción de interferones (IFN) de tipo I es una parte importante de la respuesta antiviral, y ciertos virus, entre ellos el RV, han desarrollado estrategias para evadir la respuesta IFN. En estas vías de señalización los efectos paliativos están asociados específicamente a las EVs de EcoR12. En concreto, las EVs de esta cepa comensal preservan los niveles del factor de transcripción STAT-1, disminuidos por el RV, y en consecuencia incrementan la expresión de genes regulados por este factor como ISG15.
Respecto a los cambios inducidos por el RV en la función de la barrera intestinal, las EVs de ambas cepas no inhiben el curso de la infección en células caliciformes, pero disminuyen la producción y secreción de mucina inducida por el virus, evitando así la
diseminación del virus y transmisión de la infección. A nivel de proteínas de uniones estrechas (tight junctions), los efectos preventivos de las EVs no afectan al nivel de expresión génica, pero si previenen la deslocalización de las proteínas ocludina y claudina-1 alteradas por el RV. De manera específica, las EVs del probiótico EcN también protegen la localización de ZO-1. A través del refuerzo de tight junctions, las EVs de estas cepas pueden interferir en el acceso del RV a las células y a su diseminación a los tejidos del hospedador. Por el contrario, las EVs previenen el incremento de permeabilidad de la barrera epitelial evitando la sobrexpresión de claudina-2, una proteína asociada al intestino permeable e inducida por el RV.
Finalmente, se analizaron varios miRNAs relacionados con la infección por RV. Sin embargo, en nuestro modelo celular, no se observaron cambios significativos en su expresión en células infectadas. Aun así, las EVs de EcN y EcoR12 mostraron potencial antiviral a través de la regulación de mir-99b (implicado en autofagia) y miR-7 (inhibe la expresión de la proteína viral NSP5), respectivamente.[cat] La infecció per rotavirus és la principal causa de gastroenteritis aguda, especialment en nens menors de cinc anys. Actualment, no existeix un tractament antiviral específic per a aquesta infecció; el tractament se centra a prevenir la deshidratació mitjançant l'administració de líquids i solucions de rehidratació oral.
En els últims anys, s'ha explorat l'ús de probiòtics com a possible teràpia per tractar les infeccions per rotavirus. Els probiòtics, definits com a microorganismes vius que confereixen beneficis per a la salut de l'hoste, han demostrat efectes beneficiosos en la modulació de la resposta immunitària i en la competència amb patògens en el tracte gastrointestinal. Alguns estudis suggereixen que alguns probiòtiques poden reduir la durada i la severitat de la diarrea causada per rotavirus en nens.
En el context de les teràpies basades en el microbioma, les vesícules de membrana derivades de bacteris han emergit com a eines prometedores en biomedicina. Aquestes vesícules transporten biomolècules presents en la soca productora, incloent-hi proteïnes i àcids nucleics, i actuen com a vehicles d'entrega de molècules efectores a les cèl·lules de l'hoste, on activen vies de senyalització i modulen respostes cel·lulars. En els últims anys, les vesícules extracel·lulars (EVs) bacterianes, especialment les produïdes per probiòtics, s'estan estudiant per la seva capacitat d'induir respostes immunitàries i el seu potencial com a adjuvants o plataformes per al desenvolupament de noves vacunes.
Escherichia coli Nissle 1917 (EcN) és una soca probiòtica coneguda per les seves propietats beneficioses en diverses malalties gastrointestinals. EcoR12 és una soca comensal aïllada de femta d'un adult humà sa, de la qual també s'han reportat efectes beneficiosos en la modulació de la inflamació intestinal.
Un estudi en models porcins gnotobiòtics va mostrar que l'administració del probiòtic EcN va millorar la simptomatologia i va potenciar les respostes immunitàries innates i adaptatives durant el curs de la infecció per rotavirus. La administració conjunta d’EcN i triptòfan va millorar la resposta immunitària i va modificar el metaboloma, suggerint el potencial terapèutic d'aquest probiòtic en les infeccions per rotavirus.
El nostre grup estudia el paper de les vesícules de probiòtics i microbiota en la comunicació intercel·lular amb l'hoste. En aquesta interacció, cada vegada hi ha més evidències sòlides que indiquen que els efectes de la microbiota sobre la fisiopatologia de l'hoste estan mediats per les vesícules alliberades pel conjunt del microbioma intestinal. En aquest context, el nostre grup ha avaluat l’efectivitat d'intervencions basades en vesícules extracel·lulars (EVs) del probiòtic EcN o de la soca comensal EcoR12 en la mitigació de la diarrea i la millora de la immunitat en un model preclínic d'infecció per rotavirus (RV) en cries de rata lactants. Els resultats han confirmat la millora de la immunitat humoral i cel·lular, amb efectes específics de cada soca. Així, les EVs d’EcoR12 van activar l'expressió intestinal de CD68, TLR2 i IL-12, mentre que les EVs d’EcN van estimular la maduració intestinal, la integritat de la barrera i van millorar la funció d'absorció.
Aquest treball permet concloure que les intervencions amb EVs de probiòtics/microbiota poden servir com a una estratègia postbiòtica segura (lliure de bacteris) per millorar els símptomes clínics i les respostes immunitàries durant la infecció per RV en el període neonatal. A més, podrien utilitzar-se com a adjuvants per millorar la immunogenicitat i l'eficàcia de les vacunes contra el RV.
Encara que aquests descobriments són prometedors, és important assenyalar que abans de traslladar les EVs de microbiota i probiòtics a estratègies dirigides a la salut humana, cal conèixer en profunditat els mecanismes moleculars activats per les vesícules i responsables dels seus efectes. Per això, en aquest treball analitzem l'impacte de les EVs de les ceps EcN i EcoR12 sobre la replicació viral, així com a nivell de estrès oxidatiu, alliberament de calci, resposta inflamatòria i antiviral, i reforç de la barrera intestinal, incloent-hi les proteïnes d'unions estretes (tight junctions) i la producció de mucina.
Atès que el rotavirus es replica principalment en enteròcits diferenciats de l'epiteli intestinal, l'estudi s'ha dut a terme en monocapes polaritzades de cèl·lules Caco-2, on s'ha analitzat l'expressió de gens implicats en aquests processos fisiològics alterats pel virus i la quantificació/localització de proteïnes mitjançant microscòpia confocal. Pel que fa a l'anàlisi de mucina, l'estudi s'ha realitzat en cèl·lules LS174T, com a model de cèl·lules caliciformes productores de mucina.
Els resultats obtinguts mostren que el tractament previ amb les EVs d'aquestes soques de la microbiota intestinal inhibeix o interfereix en el cicle replicatiu i infectiu del RV en enteròcits madurs. A nivell molecular, les EVs redueixen els nivells intracel·lulars de calci i d’espècies reactives d’oxigen (ROS) en les cèl·lules infectades. A més, prevenen la deslocalització del regulador d’estrès oxidatiu NRF-2 induïda pel virus a mesura que avança el temps d'infecció.
Pel que fa a la resposta inflamatòria, els canvis més destacats induïts per les EVs d'ambdues soques afecten l'expressió de l'enzim ciclooxigenasa-2 (COX-2). És conegut que el RV indueix l'expressió d'aquest enzim, la qual cosa es tradueix en un augment en la producció de prostaglandina E2 (PGE2), un mediador de la inflamació que alhora estimula la replicació del RV. Cal destacar que les EVs d'ambdues soques prevenen la sobreexpressió de COX-2 en cèl·lules infectades, sent aquest el mecanisme que podria explicar la menor replicació del RV en cèl·lules tractades amb EVs. No obstant això, alguns efectes són específics de soca. Així, les EVs d'EcN (però no les d'EcoR12) activen en major mesura la producció d'IL-8, una quimiocina que promou l'atracció de macròfags cap al lloc d'infecció amb la finalitat d'erradicar el patogen. La inducció d'interferons (IFN) de tipus I és una part important de la resposta antiviral, i certs virus, entre ells el RV, han desenvolupat estratègies per evadir la resposta IFN. En aquestes vies de senyalització, els efectes pal·liatius estan associats específicament a les EVs d'EcoR12. En concret, les EVs d'aquesta soca comensal preserven els nivells del factor de transcripció STAT-1, disminuïts pel RV, i en conseqüència incrementen l'expressió de gens regulats per aquest factor com ISG15.
Pel que fa als canvis induïts pel RV en la funció de la barrera intestinal, les EVs d'ambdues soques no inhibeixen el curs de la infecció en cèl·lules caliciformes, però disminueixen la producció i secreció de mucina induïda pel virus, evitant així la disseminació del virus i la transmissió de la infecció. A nivell de proteïnes de unions estretes (tight junctions), els efectes preventius de les EVs no afecten el nivell d'expressió gènica, però sí prevenen la deslocalització de les proteïnes ocludina i claudina-1 alterades pel RV. De manera específica, les EVs del probiòtic EcN també protegeixen la localització de ZO-1. A través del reforç de les unions estretes, les EVs d'aquestes soques poden interferir en l'accés del RV a les cèl·lules i en la seva disseminació als teixits de l'hoste. Per contra, les EVs prevenen l'increment de permeabilitat de la barrera epitelial evitant la sobreexpressió de claudina-2, una proteïna associada a l'intestí permeable i induïda pel RV.
Finalment, es van analitzar diversos miRNAs relacionats amb la infecció per RV. No obstant això, en el nostre model cel·lular, no es van observar canvis significatius en la seva expressió en cèl·lules infectades. Tot i així, les EVs d'EcN i EcoR12 van mostrar potencial antiviral a través de la regulació de miR-99b (implicat en autofàgia) i miR-7 (inhibeix l'expressió de la proteïna viral NSP5), respectivament.[eng] Rotavirus infection is the leading cause of acute gastroenteritis, especially in children under five years old. Currently, there is no specific antiviral treatment for this infection; management focuses on preventing dehydration through the administration of fluids and oral rehydration solutions.
In recent years, the use of probiotics as a potential therapy for rotavirus infections has been explored. Probiotics, defined as live microorganisms that confer health benefits to the host, have shown beneficial effects in modulating the immune response and competing with pathogens in the gastrointestinal tract. Some studies suggest that certain probiotic strains can reduce the duration and severity of rotavirus-induced diarrhoea in children.
In the context of microbiome-based therapies, membrane vesicles derived from bacteria have emerged as promising tools in biomedicine. These vesicles carry biomolecules present in the producing strain, including proteins and nucleic acids, and act as delivery vehicles for effector molecules to host cells, where they activate signalling pathways and modulate cellular responses. In recent years, bacterial extracellular vesicles (EVs), especially those produced by probiotics, are being studied for their ability to induce immune responses and their potential application as adjuvants or platforms for the development of new vaccines.
Escherichia coli Nissle 1917 (EcN) is a probiotic strain known for its beneficial properties in various gastrointestinal diseases. EcoR12 is a commensal strain isolated from the stool of a healthy adult human, which has also been reported to have beneficial effects in modulating intestinal inflammation.
A study in gnotobiotic porcine models showed that administration of the probiotic EcN improved symptoms and enhanced innate and adaptive immune responses during the course of rotavirus infection. Co-administration of EcN and tryptophan improved the immune response and modified the metabolome, suggesting the therapeutic potential of this probiotic in rotavirus infections.
Our group studies the role of probiotic and microbiota vesicles in intercellular communication with the host. In this interaction, there is increasing solid evidence indicating that the effects of the microbiota on host pathophysiology are mediated by vesicles released by the entire intestinal microbiome. In this context, our group has evaluated the effectiveness of interventions based on extracellular vesicles (EVs) from the probiotic EcN or the commensal EcoR12 in mitigating diarrhoea and improving immunity in a preclinical model of rotavirus (RV) infection in suckling rats, noting improvements in humoral and cellular immunity, with certain effects being strain- specific. Thus, EcoR12 EVs activated intestinal expression of CD68, TLR2, and IL-12, while EcN EVs stimulated intestinal maturation, barrier integrity, and improved absorption function. This work concluded that interventions involving probiotic/microbiota EVs can serve as a safe postbiotic strategy (bacteria-free) to improve clinical symptoms and immune responses during RV infection in the neonatal period.
Additionally, they could be used as adjuvants to enhance the immunogenicity and efficacy of RV vaccines.
Although these findings are promising, it is important to note that before translating microbiota and probiotic EVs into biotic strategies aimed at human health, it is necessary to gain a deeper understanding of the molecular mechanisms activated by the vesicles responsible for their effects. Therefore, in this work, we analyse the impact of EVs from the EcN and EcoR12 strains on viral replication, as well as on oxidative stress, calcium release, inflammatory and antiviral responses, and reinforcement of the intestinal barrier, including tight junction proteins and mucin production. Since rotavirus primarily replicates in differentiated enterocytes of the intestinal epithelium, the study was conducted in polarized monolayers of Caco-2 cells, where the expression of genes involved in these physiological processes altered by the virus was analysed, along with the quantification/localization of proteins by confocal microscopy. Regarding mucin analysis, the study was conducted in LS174T cells, as a model of mucin-producing goblet cells.
The results obtained show that pretreatment with EVs from these intestinal microbiota strains inhibits or interferes with the RV replicative and infective cycle in mature enterocytes. At the molecular level, EVs reduce intracellular levels of calcium and reactive oxygen species (ROS) in infected cells. Additionally, they prevent the virus- induced delocalization of the oxidative stress master regulator NFR-2 as infection progresses.
Regarding the inflammatory response, the most notable changes induced by EVs from both strains affect the expression of the enzyme cyclooxygenase-2 (COX-2). It is known that RV induces the expression of this enzyme, leading to an increase in the production of prostaglandin E2 (PGE2), an inflammatory mediator that also stimulates RV replication. Notably, EVs from both strains prevent the overexpression of COX-2 in infected cells, which could explain the reduced RV replication in EV-treated cells. However, some effects are strain-specific. For instance, EcN EVs (but not EcoR12 EVs) significantly activate the production of IL-8, a chemokine that promotes the attraction of macrophages to the infection site to eradicate the pathogen. The induction of type I interferons (IFN) is an important part of the antiviral response, and certain viruses, including RV, have developed strategies to evade the IFN response. In these signalling pathways, the palliative effects are specifically associated with EcoR12 EVs. Specifically, EVs
A deep cascaded, biomechanics-driven framework for medical image registration
No full textAquesta tesi presenta un marc que combina una xarxa neuronal profunda en cascada amb un modelatge biomecànic per millorar el registre d’imatges mèdiques, amb aplicacions en la imatge cerebral perinatal i l’anàlisi de malalties cardiovasculars. Per a la IRM fetal, s’ha desenvolupat un model en cascada multi-resolució que millora la precisió del registre capturant tant estructures anatòmiques fines com gruixudes, aspecte clau per estudiar les anomalies en el neurodesenvolupament. Aquest model també s’aplica a la segmentació amb múltiples atles, obtenint resultats competitius fins i tot amb dades anotades limitades.
El marc s’estén a la imatge cardíaca, incorporant una regularització inspirada en la biomecànica per predir propietats dels teixits i classificar malalties cardiovasculars amb alta precisió. Finalment, s’aplica a l’anàlisi del creixement cerebral neonatal, amb paràmetres biomecànics aprenentables per modelar les deformacions dels teixits i predir tensions, canvis de volum i patrons de creixement anisotròpic. Aquest enfocament millora la precisió del registre i la interpretabilitat, oferint informació valuosa sobre els canvis estructurals i mecànics durant el desenvolupament cerebral normal i anormal.This thesis presents a framework combining a cascaded deep neural network with biomechanical modeling to improve medical image registration, focusing on perinatal brain imaging and cardiovascular disease analysis. For fetal MRI, the study proposes a multi-resolution cascaded model that improves registration accuracy by capturing both fine and coarse anatomical structures, essential for studying neurodevelopmental abnormalities. This model is also applied to multi-atlas segmentation, achieving competitive results even with limited annotated data.
The framework is further extended to cardiac imaging, introducing biomechanical regularization to predict tissue properties and classify cardiovascular diseases with high precision. Finally, it is applied to neonatal brain growth analysis, incorporating learnable biomechanical parameters to model tissue deformations and predict strain, volume changes, and anisotropic growth patterns. This approach enhances registration accuracy and interpretability, providing valuable insights into structural and mechanical changes during normal and abnormal early brain development.Programa de Doctorat en Tecnologies de la Informació i les Comunicacion
Desenvolupament i validació d'un índex de fragilitat electrònic automatitzat i la seva implementació per avaluar la prevalença, les necessitats sanitàries i l'impacte econòmic de la fragilitat
No full textL'envelliment de la població és actualment un repte global, i la fragilitat és una complicació que pot aparèixer amb l’edat que incrementa la vulnerabilitat física, mental i social amb conseqüències greus. El cribratge poblacional de la fragilitat és essencial i desitjable que fos viable des de l’atenció primària, però sovint es veu limitat per la manca d’eines eficients que ho permetin. Aquest estudi desenvolupa i valida l’índex electrònic de cribratge de la fragilitat (e-SIF), una eina electrònica basada en els registres de dades sanitàries rutinàries per identificar la fragilitat en majors de 65 anys mitjançant l’avaluació de 42 condicions clíniques definides. Intercedint un estudi retrospectiu amb 9.315 individus de tres centres d’atenció primària diferents, es troba una relació significativa entre els valors d’e-SIF i els resultats de salut avaluats. S’aconsellen estudis en poblacions més àmplies per consolidar-ne l’ús clínic i millorar les estratègies de prevenció i intervenció en fragilitat.The aging of the population is currently a global challenge, and frailty is a complication that can arise with age, increasing physical, mental, and social vulnerability with severe consequences. Population screening for frailty is essential and should ideally be feasible from primary care, but it is often limited by the lack of efficient tools that enable it. This study develops and validates the electronic screening index of frailty (e-SIF), an electronic tool based on routinely collected health records to identify frailty in individuals aged 65 and older by assessing 42 defined clinical conditions. Through a retrospective study with 9,315 individuals from three different primary care centers, a significant relationship was found between e-SIF values and assessed health outcomes. Further studies in larger populations are recommended to strengthen its clinical application and improve prevention and intervention strategies in frailty management.Medicina i Ciències Biomèdique
CPEB1 and CPEB4 in skin homeostasis and tumorigenesis
No full textTesi realitzada a l’Institut de Recerca Biomèdica de Barcelona (IRB)[eng] The skin epidermis is a continuously renewing tissue that requires a tightly regulated balance between keratinocyte proliferation and terminal differentiation to ensure proper structure and function. Despite substantial progress in characterizing the epigenomic and transcriptional regulatory mechanisms, the intricate control of epidermal homeostasis is still not fully understood. Emerging evidence is beginning to unveil the important role of post-transcriptional regulation by RNA-binding proteins, providing an additional layer of gene expression control essential for maintaining epidermal homeostasis and influencing skin tumor development.
Cytoplasmic Polyadenylation Element Binding Proteins (CPEBs) are a family of four RNA-binding proteins (CPEB1-4) that regulate mRNA translation and stability by dynamically modulating the poly(A) tail length of specific mRNA targets. Although initially discovered during meiotic maturation, CPEBs have also been identified in somatic cells, extending their role beyond meiosis. However, CPEB1 and CPEB4 have not been examined together in the context of epidermal homeostasis, and their specific contributions to this tissue remain unknown.
In this work, we have characterized the roles of CPEB1 and CPEB4 in keratinocytes and the interfollicular epidermis. Our findings reveal opposing functions of CPEB1 and CPEB4 in epidermal homeostasis and skin tumorigenesis. We have identified their mRNA targets in keratinocytes and uncovered a novel and contrasting role of CPEB1 and CPEB4 in keratinocyte differentiation. Both proteins are upregulated during keratinocyte differentiation and mediate a specific post-transcriptional control that fine-tunes cellular profiles toward either proliferation or differentiation. Notably, by focusing on the Notch signaling pathway, we found that the deletion of CPEB1 and CPEB4 in keratinocytes results in opposing patterns of Notch activation, which correlate with distinct keratinocyte differentiation states.
Altogether, our results provide mechanistic insights into how CPEB1 and CPEB4 are involved in keratinocyte differentiation, potentially through the modulation of Notch signaling. This study further underscores the relevance of post-transcriptional regulation by RNA-binding proteins in maintaining tissue homeostasis and offers new perspectives on the role of CPEBs in skin biology.[cat] L’epidermis de la pell és un teixit en renovació contínua que requereix un equilibri estrictament regulat entre la proliferació i la diferenciació terminal dels queratinòcits per assegurar una estructura i funció adequades. Malgrat avenços substancials en la caracterització de mecanismes reguladors epigenètics i transcripcionals, el complex control de l’homeòstasi de l’epidermis encara no s’entén completament. Evidències emergents estan començant a desvelar l’important paper de la regulació post-transcripcional per part de les proteïnes d’unió a l’ARN, que proporcionen una capa addicional de control de l’expressió gènica essencial per al manteniment de l’homeòstasi de l’epidermis i la influència en el desenvolupament de tumors de pell.
Les proteïnes d’unió a l’element de poliadenilació citoplasmàtica (CPEBs) són una família de quatre proteïnes d’unió a l’ARN (CPEB1-4) que regulen la traducció i l’estabilitat de l’ARNm mitjançant la modulació dinàmica de la longitud de la cua de poli(A) d’ARNm diana específics. Tot i que es van descobrir inicialment durant la maduració meiòtica, les CPEBs també s’han identificat en cèl·lules somàtiques, ampliant així la seva funció més enllà de la meiosi. Tot i així, la CPEB1 i la CPEB4 no s’han examinat conjuntament en el context de l’homeòstasi de l’epidermis i les seves contribucions específiques en aquest teixit encara no es coneixen.
En aquest estudi, hem caracteritzat els papers de la CPEB1 i la CPEB4 en els queratinòcits i l’epidermis interfol·licular. Els nostres resultats revelen funcions oposades de la CPEB1 i la CPEB4 en l’homeòstasi de l’epidermis i la tumorigènesi de la pell. Hem identificat les seves dianes d’ARNm en queratinòcits i hem descobert un paper nou i contrastant de la CPEB1 i la CPEB4 en la diferenciació dels queratinòcits. Ambdues proteïnes incrementen la seva expressió durant la diferenciació dels queratinòcits i medien un control post-transcripcional específic que ajusta els perfils cel·lulars cap a la proliferació o bé la diferenciació. En concret, focalitzant- nos en la via de senyalització de Notch, hem trobat que la deleció de la CPEB1 i la CPEB4 en queratinòcits dona lloc a patrons oposats d’activació de Notch, els quals correlacionen amb diferents estats de diferenciació dels queratinòcits.
En conjunt, els nostres resultats proporcionen coneixements mecanístics sobre com la CPEB1 i la CPEB4 estan implicades en la diferenciació dels queratinòcits, potencialment a través de la modulació de la senyalització de Notch. Aquest estudi destaca encara més la rellevància de la regulació post-transcripcional portada a terme per proteïnes d’unió a l’ARN en el manteniment de l’homeòstasi de teixit i ofereix noves perspectives sobre el paper de les CPEBs en la biologia de la pell.Biomedicin
The Effectiveness of Informal International Law in Southeast Asia: Analysis of the Factors Influencing the Enforcement of the 2002 ASEAN Agreement on Transboundary Haze Pollution
No full textThis study addresses the persistent challenges posed by transboundary haze pollution in ASEAN countries, examining the inadequacies of the 2002 ASEAN Agreement on Transboundary Haze Pollution (ASEAN Haze Agreement). Despite being in force since November 2003, the Agreement lacks compulsory enforceable provisions, contributing to recurring annual transboundary pollution incidents with significant health, transportation, and environmental consequences. Utilizing a mixed-method approach, the research investigates case studies to reveal how ASEAN countries have opted for 'non-adversarial' methods to amicably settle disputes related to haze pollution. Emphasizing the cultural preference for consensual conflict resolution over confrontation, the study aims to identify and address weaknesses hindering the Agreement's enforcement. The proposed solution involves establishing a rules-based dispute settlement protocol within ASEAN, offering a peaceful resolution for disputes, particularly those concerning transboundary haze pollution. The research integrates a doctrinal approach, examining legal documents and case law, with empirical methods such as focus group discussions and interviews. By interpreting collected data, the study seeks to propose effective enforcement strategies and dispute resolution mechanisms, considering ASEAN's cultural values. This research is imperative to enhance collaboration among ASEAN countries and mitigate the persistent transboundary haze pollution issue.Este estudio aborda los desafíos persistentes planteados por la contaminación transfronteriza causada por la neblina en los países de la ASEAN, examinando las deficiencias del Acuerdo de la ASEAN de 2002 sobre Contaminación por Neblina Transfronteriza (Acuerdo de Neblina de la ASEAN). A pesar de estar en vigor desde noviembre de 2003, el acuerdo carece de disposiciones
x
obligatorias y ejecutables, lo que contribuye año tras año a incidentes recurrentes de contaminación transfronteriza con consecuencias significativas para la salud, el transporte y el medio ambiente. Utilizando un enfoque de método mixto, la investigación analiza estudios de caso para revelar cómo los países de la ASEAN han optado por métodos 'no confrontacionales' para resolver de forma amistosa disputas relacionadas con la contaminación por neblina. Al enfatizar la preferencia cultural por la resolución consensuada de conflictos en lugar de la confrontación, el estudio busca identificar y abordar las debilidades que obstaculizan la aplicación del acuerdo. La solución propuesta implica establecer un protocolo de resolución de disputas basado en reglas dentro de la ASEAN, ofreciendo una solución pacífica para disputas, especialmente aquellas relacionadas con la contaminación transfronteriza por neblina. La investigación integra un enfoque doctrinal, examinando documentos legales y jurisprudencia, con métodos más empíricos como discusiones en grupos y entrevistas. Al interpretar los datos recopilados, el estudio busca proponer estrategias efectivas de aplicación y mecanismos de resolución de disputas, teniendo en cuenta los valores culturales de la ASEAN. Esta investigación es necesaria para mejorar la colaboración entre los países de la ASEAN y mitigar el persistente problema de la contaminación transfronteriza por neblina.Programa de Doctorat en Dre
Desarrollo de un alimento cárnico funcional mediante adición de fibras y aceite vegetal
No full textAls últims anys, el consum de pseudocereals, com l’amarant i la quinoa, o lleguminoses, com el tramús, ha augmentat significativament a causa dels seus beneficis nutricionals, entre ells un alt contingut de proteïnes d’alt valor biològic, fibra dietètica i compostos nutracèutics amb aplicacions industrials. Aquest estudi es va centrar a quantificar i caracteritzar les fibres d’aquests tres productes andins, analitzant-ne el contingut de fibra dietètica total (FDT), fibra dietètica soluble (FDS), fibra dietètica insoluble (FDI), capacitat de retenció d’aigua (CRA) i capacitat d’absorció de molècules orgàniques (CAMO). Els resultats van mostrar diferències significatives en la fibra soluble entre les closques de tramús i les fibres d’amarant i quinoa, destacant la closca de tramús pel que fa a la seva capacitat de retenció d’aigua.
L’estudi també va investigar la substitució del greix dorsal de porc per oli de blat de moro i l’addició de fibres de quinoa, amarant i tramús en l’elaboració d’embotits de pollastre. Es van formular embotits amb diferents percentatges de fibra i se’n van avaluar les característiques sensorials, fisicoquímiques i microbiològiques. Les formulacions amb un 2,5% de fibra van mostrar la millor estabilitat, mentre que la fibra de quinoa va presentar diferències significatives en diversos atributs sensorials. Pel que fa a l’estabilitat microbiològica, totes les formulacions van complir amb les normatives excepte la de tramús en certs indicadors.
L’anàlisi bromatològica dels embotits va revelar que aquells amb fibra de quinoa i tramús tenien un contingut de fibra de 2 g/100 g i 1,8 g/100 g, respectivament. A més, les formulacions amb oli i fibra van mostrar un millor perfil d’àcids grassos, complint amb la relació recomanada d’AGPI/AGS, tot i que la relació n-6/n-3 va excedir l’interval recomanat.
Els antecedents d’aquesta investigació posen de manifest la importància del consum de fibra dietètica per a la salut, assenyalant la seva capacitat per reduir els riscos de malalties cròniques no transmissibles com l’obesitat, la diabetis tipus 2 i les malalties cardiovasculars. A l’Equador, l’augment en el consum d’aliments ultraprocessats ha contribuït a l’increment d’aquestes malalties. La fibra dietètica, especialment la de pseudocereals i lleguminoses, ha demostrat tenir efectes beneficiosos en la salut digestiva i metabòlica, a més de millorar les propietats tecnològiques dels aliments.
En conclusió, aquest estudi va complir amb els objectius plantejats en desenvolupar un aliment càrni de pasta fina amb bones característiques sensorials i nutricionals, utilitzant oli de blat de moro en substitució de greix dorsal i afegint-hi fibres vegetals. Les formulacions desenvolupades no només compleixen amb els estàndards de qualitat, sinó que també representen una alternativa saludable davant els problemes de sobrepès i obesitat, contribuint a la millora de la dieta i la salut dels consumidors.
Possibles investigacions futures podrien incloure l'avaluació a llarg termini de l'impacte del consum regular d'aquests embotits a la salut humana, estudis sobre l'optimització de les tècniques d'extracció i processament de les fibres per millorar-ne encara més les propietats funcionals, i l'exploració d'altres fonts de fibra i olis vegetals que es puguin utilitzar en l'elaboració d'embotits i altres productes carnis. També seria interessant investigar l'efecte d'aquestes formulacions en diferents grups de població, incloent-hi nens i persones amb condicions específiques de salut, per validar i expandir els beneficis observats en aquest estudi.En los últimos años, el consumo de pseudocereales como el amaranto y la quinua o leguminosas como el altramuz ha aumentado significativamente debido a sus beneficios nutricionales, incluyendo un alto contenido de proteínas de alto valor biológico, fibra dietética y compuestos nutracéuticos con aplicaciones industriales. Este estudio se centró en cuantificar y caracterizar las fibras de estos tres productos andinos, analizando su contenido de fibra dietética total (FDT), fibra dietética soluble (FDS), fibra dietética insoluble (FDI), capacidad de retención de agua (CRA) y capacidad de absorción de moléculas orgánicas (CAMO). Los resultados mostraron diferencias significativas en la fibra soluble entre las cáscaras de altramuz y las fibras de amaranto y quinua, destacándose la cáscara de altramuz en cuanto a su capacidad de retención de agua.
El estudio también investigó la sustitución de la grasa dorsal de cerdo por aceite de maíz y la adición de fibras de quinua, amaranto y chocho/altramuz en la elaboración de salchichas de pollo. Se formularon salchichas con diferentes porcentajes de fibra y se evaluaron sus características sensoriales, fisicoquímicas y microbiológicas. Las formulaciones con un 2.5% de fibra mostraron la mejor estabilidad, mientras que la fibra de quinua presentó diferencias significativas en varios atributos sensoriales. En términos de estabilidad microbiológica, todas las formulaciones cumplieron con las normativas excepto la de altramuz en ciertos indicadores microbiológicos.
El análisis bromatológico de las salchichas reveló que aquellas con fibra de quinua y altramuz tenían un contenido de fibra de 2 g/100 g y 1.8 g/100 g, respectivamente. Además, las formulaciones con aceite y fibra presentaron un mejor perfil de ácidos grasos, cumpliendo con la relación recomendada de PUFA/SFA, aunque la relación n-6/n-3 excedió el rango recomendado.
Los antecedentes de esta investigación resaltan la importancia del consumo de fibra dietética para la salud, señalando su capacidad para reducir los riesgos de enfermedades crónicas no transmisibles como la obesidad, diabetes tipo 2 y enfermedades cardiovasculares. En Ecuador, el aumento en el consumo de alimentos ultraprocesados ha contribuido al incremento de estas enfermedades. La fibra dietética, especialmente de pseudocereales y leguminosas, ha demostrado tener efectos beneficiosos en la salud digestiva y metabólica, además de mejorar las propiedades tecnológicas de los alimentos.
En conclusión, este estudio cumplió con los objetivos planteados al desarrollar un alimento cárnico de pasta fina con características sensoriales y nutricionales aceptables, utilizando aceite de maíz en reemplazo de grasa dorsal y añadiendo fibras vegetales. Las formulaciones desarrolladas no solo cumplen con las normativas de calidad, sino que también representan una alternativa saludable frente a los problemas de sobrepeso y obesidad, contribuyendo a la mejora de la dieta y la salud de los consumidores.
Posibles investigaciones futuras podrían incluir la evaluación a largo plazo del impacto del consumo regular de estos embutidos en la salud humana, estudios sobre la optimización de las técnicas de extracción y procesamiento de las fibras para mejorar aún más sus propiedades funcionales, y la exploración de otras fuentes de fibra y aceites vegetales que puedan ser utilizados en la elaboración de embutidos y otros productos cárnicos. También sería interesante investigar el efecto de estas formulaciones en diferentes grupos de población, incluyendo niños y personas con condiciones específicas de salud, para validar y expandir los beneficios observados en este estudio.In recent years, the consumption of pseudocereals such as amaranth and quinoa, or legumes as lupin has significantly increased due to their nutritional benefits, including a high content of high-quality protein, dietary fiber, and nutraceutical compounds with industrial applications. This study focused on quantifying and characterizing the fibers in these three Andean products, analyzing their total dietary fiber (TDF), soluble dietary fiber (SDF), insoluble dietary fiber (IDF), water-holding capacity (WHC), and organic molecule absorption capacity (OMAC). The results showed significant differences in soluble fiber between lupin husks and amaranth and quinoa fibers, with lupin husks standing out in terms of water retention capacity.
The study also investigated the substitution of pork back fat with corn oil and the addition of quinoa, amaranth, and lupin fibers in the production of chicken sausages. Sausages were formulated with different fiber percentages, and their sensory, physicochemical, and microbiological characteristics were evaluated. Formulations with 2.5% fiber showed the best stability, while quinoa fiber exhibited significant differences in several sensory attributes. In terms of microbiological stability, all formulations met regulations except for lupin in certain microbiological indicators.
Bromatological analysis of the sausages revealed that those with quinoa and lupin fiber had a fiber content of 2 g/100 g and 1.8 g/100 g, respectively. Additionally, formulations with oil and fiber showed a better fatty acid profile, meeting the recommended PUFA/SFA ratio, although the n-6/n-3 ratio exceeded the recommended range.
The background of this research highlights the importance of dietary fiber consumption for health, emphasizing its ability to reduce the risks of non-communicable chronic diseases such as obesity, type 2 diabetes, and cardiovascular diseases. In Ecuador, the increased consumption of ultra-processed foods has contributed to the rise of these diseases. Dietary fiber, especially from pseudocereals and legumes, has demonstrated beneficial effects on digestive and metabolic health, as well as improving the technological properties of foods.
In conclusion, this study achieved its objectives by developing a fine-textured meat product with acceptable sensory and nutritional characteristics, using corn oil as a replacement for back fat and adding vegetable fibers. The developed formulations not only meet quality standards but also represent a healthy alternative to address overweight and obesity issues, contributing to improved diets and consumer health.
Possible future research could include long-term evaluation of the impact of regular consumption of these sausages on human health, studies on the optimization of fiber extraction and processing techniques to further improve their functional properties, and the exploration of other sources of fiber and vegetable oils that can be used in the production of sausages and other meat products. It would also be interesting to investigate the effect of these formulations in different population groups, including children and people with specific health conditions, to validate and expand the benefits observed in this study.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Ciència dels Aliment
Struvite precipitation in municipal wastewater treatment plants using a magnesium oxide by-product
No full textPrograma de Doctorat en Enginyeria i Ciències Aplicades[eng] Phosphorus has been classified as a critical raw material by the European Union (EU) due to its economic importance, price volatility, and supply risks. This has driven research into alternative secondary sources for phosphorus recovery, particularly in wastewater treatment plants (WWTPs), where the majority of phosphorus losses occur. In the EU, approximately 54 % of imported phosphorus is lost through wastewater. Recovering phosphorus from these streams aligns with circular economy principles and enhances resource recovery.
Struvite precipitation is a promising approach for phosphorus recovery, with the potential to supply nearly 13 % of the EU’s phosphorus fertiliser demand. Additionally, phosphorus recovery can reduce its concentration in wastewater streams, leading to cost savings related to (i) chemical dosing for phosphorus removal and (ii) maintenance issues caused by uncontrolled struvite scaling in pipelines and equipment.
In recent years, there has been a significant increase in full-scale phosphorus recovery facilities. North America leads in struvite production, while the EU has the highest number of operational full-scale struvite recovery units. Currently, over 80 full-scale plants worldwide recover phosphorus from industrial and municipal wastewater, employing technologies such as PHOSPAQ®, ANPHOS®, NeReSys®, Struvia™, PHOSNIX®, Ostara Pearl®, and PhosphoGREEN. These processes use MgCl2, MgO, or Mg(OH)2 as magnesium sources and they primarily increase pH by CO2 stripping or by adding NaOH. However, reagent costs pose a major limitation, as magnesium and alkaline agents account for approximately 75 % of operating expenses, particularly in streams with low phosphorus concentrations.
This thesis investigates the feasibility of using an industrial by-product, low-grade magnesium oxide (LG-MgO), as a single reagent for phosphorus recovery via struvite precipitation. When added to anaerobic digestion supernatant, LG-MgO releases both magnesium and hydroxide ions, acting simultaneously as a magnesium source and an alkaline reagent. Phosphorus recovery yields ranged from 50 to 90 %, primarily influenced by the P:Mg molar ratio, the phosphorus concentration in the supernatant, and the reactivity of the LG-MgO used. The resulting precipitates consisted mainly of struvite, with a purity between 72 and 88 wt%.
Significantly, the findings support struvite precipitation in streams with low phosphorus concentrations when struvite seed is added, as these conditions promote particle growth. Moreover, the use of LG-MgO reduces operating costs. An economic analysis showed that the reagent cost to produce one tonne of struvite was significantly lower when using LG-MgO (73 €) compared to MgCl2·6H2O and NaOH (940 €) at a phosphorus recovery efficiency of approximately 90 %.
These findings highlight LG-MgO as a cost-effective alternative to conventional magnesium sources for struvite precipitation. Its application not only reduces operational costs but also adds value to an industrial by-product, promoting resource efficiency and advancing the circular economy.[cat] El fòsfor ha estat classificat com una matèria primera crítica per la Unió Europea (UE) a causa de la seva importància econòmica, la volatilitat del seu preu i els riscos de subministrament. Això ha impulsat la recerca de fonts secundàries alternatives per a la recuperació del fòsfor, especialment en les estacions depuradores d'aigües residuals (EDARs), on es produeix la major part de les pèrdues de fòsfor. A la UE, aproximadament el 54 % del fòsfor importat es perd a través de les aigües residuals. La recuperació de fòsfor d'aquests fluxos s'ajusta als principis de l'economia circular i millora la recuperació de recursos. La precipitació d'estruvita és un enfocament prometedor per a la recuperació de fòsfor, amb potencial per a proveir gairebé el 13% de la demanda de fertilitzants de fòsfor de la UE. A més, la recuperació de fòsfor pot reduir la seva concentració en els fluxos d'aigües residuals, la qual cosa suposa un estalvi de costos relacionat amb (i) la dosificació de productes químics per a l'eliminació de fòsfor i (ii) els problemes de manteniment causats per la precipitació incontrolada d'estruvita en canonades i equips. En els últims anys, s'ha produït un augment significatiu de les instal·lacions de recuperació de fòsfor a gran escala. Amèrica del Nord lidera la producció d'estruvita, mentre que la UE compta amb el major nombre d'unitats operatives de recuperació d'estruvita a escala real. En l'actualitat, més de 80 plantes a escala real a tot el món recuperen fòsfor d'aigües residuals industrials i municipals, emprant tecnologies com PHOSPAQ®, ANPHOS®, NeReSys®, Struvia™, PHOSNIX®, Ostara Pearl® i PhosphoGREEN. Aquests processos utilitzen MgCl2, MgO o Mg(OH)2 com a fonts de magnesi i augmenten el pH principalment per eliminació de CO₂ o afegint NaOH. No obstant això, els costos dels reactius suposen una limitació important, ja que el magnesi i els agents alcalins representen aproximadament el 75 % de les despeses d’operació, sobretot en corrents amb baixes concentracions de fòsfor. Aquesta tesi investiga la viabilitat d'utilitzar un subproducte industrial, l'òxid de magnesi de baixa contingut (LG-MgO), com a reactiu únic per a la recuperació de fòsfor mitjançant precipitació d'estruvita. Quan s'afegeix al sobrenedant de la digestió anaeròbia, l'LG-MgO allibera tant ions de magnesi com d'hidròxid, actuant simultàniament com a font de magnesi i com a reactiu alcalí. Els rendiments de recuperació de fòsfor van oscil·lar entre el 50 i el 90 %, influïts principalment per la relació molar P:Mg, la concentració de fòsfor en el sobrenedant i la reactivitat del LG-MgO utilitzat. Els precipitats resultants consistien principalment en estruvita, amb una puresa entre el 72 i el 88 % en pes. És important destacar que els resultats donen suport a la precipitació d'estruvita en corrents amb baixes concentracions de fòsfor quan les llavors d'estruvita s’afegeixen, ja que aquestes condicions promouen el creixement de les partícules. A més, l'ús d'LG-MgO redueix els costos operatius. Una anàlisi econòmica va mostrar que el cost del reactiu per a produir una tona d'estruvita era significativament inferior quan s'utilitzava LG-MgO (73 €) en comparació amb MgCl2·6H2O i NaOH (940 €) amb una eficiència de recuperació de fòsfor d'aproximadament el 90 %. Aquests resultats posen de manifest que l'LG-MgO és una alternativa rendible a les fonts convencionals de magnesi per a la precipitació d'estruvita. La seva aplicació no sols redueix els costos operatius, sinó que també afegeix valor a un subproducte industrial, promovent l'eficiència dels recursos i avançant en l'economia circular
Strategic Prioritization of Digital Projects in the Automotive Industry: A Multi-Criteria Decision- Making Approach
No full textLa creixent complexitat de la transformació digital en les indústries tradicionals exigeix enfocaments nous i estructurats per gestionar la presa de decisions sota incertesa, especialment en sectors com l’automoció, on la digitalització convergeix amb processos heretats rígids. Aquesta investigació doctoral analitza la priorització estratègica i l’avaluació d’iniciatives digitals dins de SEAT S.A., un fabricant d’equips originals (OEM), amb l’objectiu de donar suport a la seva transició cap a un model de gestió de portafoli digital més àgil i orientat al valor.
Per tal de permetre una priorització eficaç, la tesi desenvolupa inicialment una metodologia que combina l’Anàlisi Multicriteri per a la Presa de Decisions (MCDA, per les seves sigles en anglès) amb tècniques com TOPSIS i un agregador basat en IOWA, amb l’objectiu d’avaluar i visualitzar l’alineació entre la importància estratègica i el rendiment econòmic de les iniciatives digitals. Aquest enfocament genera un índex de rendiment i classificacions accionables que identifiquen els projectes amb baix rendiment i orienten la redistribució de recursos.
Seguidament, la recerca estableix un conjunt consensuat i estandarditzat de criteris d’avaluació per a projectes digitals. Mitjançant el mètode Delphi i l’ús de Conjunts de Termes Lingüístics Difusos Vacil·lants (HFLTS), l’estudi recull les perspectives de 16 agents clau de diverses funcions, incloent-hi àrees de negoci, producte i portafoli. Aquest procés qualitatiu dona lloc a un conjunt estructurat de criteris d’avaluació —com ingressos directes, estalvi de costos, alineació estratègica i satisfacció del client— ordenats segons la seva importància percebuda i el nivell de consens assolit. Aquests criteris constitueixen la base per a un marc d’avaluació escalable i repetible basat en MCDA, afavorint la transparència, la coherència i una comprensió compartida dins l’organització.
La darrera part de la tesi introdueix una eina de suport a la decisió per a la classificació d’iniciatives digitals, utilitzant l’operador WOWA (Weighted Ordered Weighted Averaging) per assignar els projectes a classes ordinals predefinides. Aquest enfocament té en compte tant la importància relativa dels criteris com els patrons de comportament dels responsables de la presa de decisions, permetent un procés d’avaluació transparent i reproduïble que dona suport a la planificació estratègica a mitjà i llarg termini.
El marc proposat no només millora la coherència i la traçabilitat en l’avaluació de projectes digitals, sinó que també fomenta el consens entre els decisors i garanteix que els projectes d’alt impacte i rellevància estratègica rebin l’atenció adequada. En conjunt, la tesi aporta múltiples contribucions tant a l’àmbit acadèmic com a l’industrial. Demostra com es poden harmonitzar el MCDA, la lògica difusa i la teoria del comportament en la presa de decisions per millorar la gestió de portafolis digitals en entorns corporatius complexos. En última instància, aquest treball ofereix un marc integral i inclusiu amb els grups d’interès per a la gestió de portafolis digitals, tancant la bretxa entre la intenció estratègica i l’execució operativa, i facilitant una presa de decisions més àgil, transparent i orientada al valor en indústries tradicionals.La creciente complejidad de la transformación digital en las industrias tradicionales exige enfoques nuevos y estructurados para gestionar la toma de decisiones bajo incertidumbre, especialmente en sectores como el de la automoción, donde la digitalización converge con procesos heredados y rígidos. Esta investigación doctoral analiza la priorización estratégica y la evaluación de iniciativas digitales dentro de SEAT S.A., un fabricante de equipos originales (OEM), con el objetivo de apoyar su transición hacia un modelo de gestión de portafolio digital más ágil y orientado al valor.
Para posibilitar una priorización efectiva, la tesis desarrolla una metodología que combina el Análisis de Decisión Multicriterio (MCDA, por sus siglas en inglés) con técnicas como TOPSIS y un agregador basado en IOWA, con el fin de evaluar y visualizar la alineación entre la importancia estratégica y el desempeño económico de las iniciativas digitales. Esto da lugar a un índice de desempeño y a clasificaciones accionables que destacan proyectos con bajo rendimiento y, por tanto, mejoran la asignación de recursos.
Posteriormente, la investigación establece un conjunto consensuado y \\ estandarizado de criterios de evaluación para proyectos digitales. Mediante el método Delphi y el uso de Conjuntos de Términos Lingüísticos Difusos Vacilantes (HFLTS), el estudio recoge las perspectivas de diversos grupos de interés, abarcando funciones de negocio, producto y portafolio. Este proceso cualitativo da lugar a un conjunto estructurado de criterios de evaluación —como ingresos directos, ahorro de costes, alineación estratégica y satisfacción del cliente— ordenados según su importancia percibida y el nivel de consenso alcanzado. Estos criterios constituyen la base de un marco de evaluación escalable y repetible basado en MCDA, que promueve la transparencia, la consistencia y una comprensión compartida en toda la organización.
La parte final de la tesis introduce una herramienta de apoyo a la decisión para la clasificación de iniciativas digitales, que emplea el operador WOWA (Weighted Ordered Weighted Averaging) para asignar los proyectos a clases ordinales predefinidas. Este enfoque considera tanto la importancia relativa de los criterios como los patrones de comportamiento de los tomadores de decisiones, lo que permite un proceso de evaluación transparente y reproducible que respalda la planificación estratégica a medio y largo plazo.
El marco propuesto no solo mejora la coherencia y trazabilidad en la evaluación de proyectos digitales, sino que también fomenta el consenso entre los responsables de decisión y garantiza que los proyectos de alto impacto y relevancia estratégica reciban la atención adecuada. En conjunto, la tesis aporta múltiples contribuciones tanto al ámbito académico como al industrial. Demuestra cómo pueden armonizarse el MCDA, la lógica difusa y la teoría del comportamiento en la toma de decisiones para mejorar la gestión de portafolios digitales en entornos corporativos complejos. En última instancia, este trabajo ofrece un marco integral e inclusivo con los grupos de interés para la gestión de portafolios digitales, cerrando la brecha entre la intención estratégica y la ejecución operativa, y facilitando una toma de decisiones más ágil, transparente y orientada al valor en industrias tradicionales.The increasing complexity of digital transformation in traditional industries calls for new and structured approaches to manage decision-making under uncertainty, especially in domains like automotive manufacturing where digitalization intersects with rigid legacy processes. This doctoral research investigates the strategic prioritization and evaluation of digital initiatives within SEAT S.A., an original equipment manufacturer (OEM), aiming at supporting its transition toward a more agile, value-driven digital portfolio management model.
To enable effective prioritization, the thesis first develops a methodology that combines Multi-Criteria Decision Analysis (MCDA) with techniques such as TOPSIS and an IOWA-based aggregator to assess and visualize the alignment between the strategic importance and economic performance of digital initiatives. This produces a performance index and actionable rankings that highlight underperforming projects and therefore improves resource allocation.
The research then establishes a consensual and standardized set of evaluation criteria for digital projects. Using the Delphi method and Hesitant Fuzzy Linguistic Term Sets (HFLTS), the study captures the perspectives of different stakeholders, encompassing business, product, and portfolio roles.
This qualitative process yields a structured set of evaluation criteria —such as direct income, cost savings, strategic alignment, and customer satisfaction— ranked by both perceived importance and consensus level. These criteria become the foundation for a scalable and repeatable MCDA-based project evaluation framework, promoting transparency, consistency, and shared understanding across the organization.
The final component of the thesis introduces a decision-aiding classification tool, leveraging the Weighted Ordered Weighted Averaging (WOWA) operator to assign digital initiatives to predefined ordinal classes. This approach accounts for both the relative importance of criteria and the behavioral patterns of decision-makers, enabling a transparent and reproducible evaluation process that supports mid- and long-term strategic planning.
The proposed framework not only improves the coherence and traceability of digital project evaluations but also fosters consensus among decision-makers and ensures that high-impact, strategically relevant projects receive the proper attention. Collectively, the thesis makes multiple contributions to both academia and industry. It demonstrates how MCDA, fuzzy logic, and behavioral decision theory can be harmonized to enhance digital portfolio management in complex corporate settings. Ultimately, this work contributes a comprehensive, stakeholder-inclusive framework for digital portfolio management that bridges the gap between strategic intent and operational execution—supporting more agile, transparent, and value-driven decision-making in traditional industries
Sistema de diseño de diálogo, en línea: desarrollo de la autonomía en el aprendizaje mediante el ejercicio argumentativo
No full textLa presente investigación aborda el estudio de la argumentación escrita como una estrategia para desarrollar habilidades de aprendizaje autónomo. Ello implicó el diseño de una experiencia de aprendizaje que integró el desarrollo y uso de ArguMente; un sistema en línea, de apoyo a la argumentación, basado en el Sistema para el Diseño del Diálogo (DDS), propuesto por Makino. Se empleó un enfoque de investigación basada en el diseño, combinando la investigación sobre una cuestión educativa, a través del diseño de una intervención y un entorno tecnológico de aprendizaje que se implementó y evaluó en dos iteraciones. Así, a lo largo de dos semestres, una muestra intencional de estudiantado y profesorado del sistema de educación a distancia de la UNAM trabajó con el sistema ArguMente. Los resultados parecen indicar que los y las estudiantes fortalecen habilidades argumentativas y habilidades de aprendizaje autónomo tras el uso de ArguMente. En particular se fortalecieron habilidades argumentativas vinculadas con las fases de considerar una posición y crear y evaluar argumentos, mientras que las habilidades de aprendizaje autónomo desarrolladas tienen que ver sobretodo con componentes de la estructuración de conocimiento y la selección de métodos y materiales.This research addresses the study of written argumentation as a strategy to develop autonomous learning skills. It involved the design of a learning experience that integrated the development and use of ArguMente; an online argumentation support system based on the Dialogue Design System (DDS) proposed by Makino. A design-based research approach was used, combining research on an educational issue through the design of an intervention and a technological learning environment that was implemented and evaluated in two iterations. Thus, over the course of two semesters, an intentional sample of students and teachers from the UNAM distance education system worked with ArguMente, the online system. The results seem to indicate that students strengthen argumentative skills and autonomous learning skills after using ArguMente. In particular, argumentative skills linked to the phases of considering a position and creating and evaluating arguments were strengthened, while the autonomous learning skills developed are mainly related to components of knowledge structuring and the selection of methods and materials.Aquesta investigació aborda lestudi de largumentació escrita com una estratègia per desenvolupar habilitats daprenentatge autònom. Això va implicar el disseny d'una experiència d'aprenentatge que va integrar el desenvolupament i l'ús d'ArguMente; un sistema en línia, de suport a l'argumentació, basat en el sistema per al disseny del diàleg (DDS), proposat per Makino. Es va fer servir un enfocament de recerca basada en el disseny, combinant la investigació sobre una qüestió educativa, a través del disseny d'una intervenció i un entorn tecnològic d'aprenentatge que es va implementar i avaluar en dues iteracions. Així, durant dos semestres, una mostra intencional d'estudiantat i professorat del sistema d'educació a distància de la UNAM va treballar amb el sistema ArguMente. Els resultats semblen indicar que els i les estudiants enforteixen habilitats argumentatives i habilitats daprenentatge autònom després de lús de ArguMente. En particular, es van enfortir habilitats argumentatives vinculades amb les fases de considerar una posició i crear i avaluar arguments, mentre que les habilitats d'aprenentatge autònom desenvolupades tenen a veure sobretot amb components de l'estructuració de coneixement i la selecció de mètodes i materials.E-learnin