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Heavy metal water pollution: hazards and remediation methods
No full textWater pollutants is one of the global challenges that society must address in the 21st century aiming to improve water quality and reduce human and ecosystem health impacts. Industrialization, climate change, and expansion of urban areas produce a variety of water pollutants. In this work, we discuss some of the most recent and relevant findings related to the release of heavy metals, the possible risks for the environment and human health, as well as the methods and materials available for their removal. Anthropogenic activities, such as those related to mining, agriculture and metal-based industrial operations are identified as the main source of the increasing amounts of heavy metals found in aquatic environments. Some of the health hazards derived from repeated exposure to traces of heavy metals, including lead, cadmium, mercury, and arsenic, are outlined. We also give some perspectives about several techniques that are used to detect heavy metals, as well as about the different factors (e.g. pH, temperature, ionic strength) that could affect their removal. The advantages and drawbacks of conventional and non-conventional heavy metal removal methods are critically discussed, given particular attention to those related to adsorption, nanostructured materials and plant-mediated remediation.Los contaminantes del agua representan uno de los desafíos globales que la sociedad debe abordar en el siglo XXI con el objetivo de mejorar la calidad del agua y reducir los impactos en la salud humana y en los ecosistemas. La industrialización, el cambio climático y la expansión de las áreas urbanas producen una variedad de contaminantes del agua. En este trabajo, discutimos algunos de los hallazgos más recientes y relevantes relacionados con la liberación de metales pesados, los posibles riesgos para el medio ambiente y la salud humana, así como los métodos y materiales disponibles para su eliminación. Las actividades antropogénicas, como la minería, la agricultura y las operaciones industriales basadas en metales, se identifican como las principales fuentes de contaminación producida por metales pesados que se encuentran en los medios acuáticos. Se describen algunos de los peligros para la salud derivados de la exposición a trazas de metales pesados, como plomo, cadmio, mercurio y arsénico. También damos algunas perspectivas sobre varias técnicas que se utilizan para detectar metales pesados, así como sobre los diferentes factores (por ejemplo, pH, temperatura, fuerza iónica) que podrían afectar su eliminación. Las ventajas y desventajas de los métodos de eliminación de metales pesados convencionales y no convencionales se discuten, prestando especial atención a los relacionados con la adsorción, los materiales nano-estructurados y la remediación mediada por plantas.Ingeniero/a Biomédico/
Fabrication and characterization of alumina/graphenebased ceramics via sol-gel and reactive spark plasma sintering method
No full textThe fabrication of advanced ceramic matrix composites (CMCs) with low-dimensional carbón allotropes phases is currently an open research topic. One of the modern challenges still remains to overcome common experimental issues, regarding the homogeneity of the nanocarbon dispersion, their location within the ceramic matrix, and the type of bonding between the filler and the matrix. This work introduces the fabrication of fully-dense alumina/graphene ceramic matrix composites by the sol-gel route and reactive spark plasma sintering, as an alternative methodology to improve the dispersion of the graphene flakes within the composite, and to promote the formation of strong bonds between graphene flakes and the ceramic matrix such as Al-O-C oxygen bridges. The micro/nano structures are researched by: nitrogen physisorption,
Raman spectroscopy, electron microscopy and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). SEM observations revealed the absence of graphene agglomerations suggesting the efficacy of this abrication approach. Raman analyses have confirmed the integrity of the graphene along the abrication process. Mechanical features such as hardness, and indentation fracture toughness ere measured for different graphene contents. Our results are compared with those from conventional alumina/graphene CMCs, and suggest that the current approach would offer an appealing route to fabricate reinforced alumina/nanocarbon based ceramics.La fabricación de compuestos de matriz cerámica avanzada (CMC) con fases alótropas de carbono de baja dimensión es actualmente un tema de investigación abierto. Uno de los desafíos modernos permanentes para superar los problemas experimentales comunes, con respecto a la homogeneidad de la dispersión de nanocarbonos, su ubicación dentro de la matriz cerámica y el tipo de unión entre el relleno y la matriz. Este trabajo presenta la fabricación de compuestos de matriz cerámica de alúmina/grafeno completamente densos por la ruta sol-gel y sinterización de plasma de chispa reactiva, como una metodología alternativa para mejorar la dispersión de las capas de grafeno dentro del compuesto y promover la formación de enlaces de fuertes entre las capas de grafeno y la matriz cerámica, como los puentes de oxígeno Al-O-C. Las micro/nano estructuras son investigadas por: fisisorción de nitrógeno, espectroscopía Raman, microscopía electrónica y espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS). Las observaciones de SEM revelaron la ausencia de aglomeraciones de grafeno, lo que sugiere la eficacia de este método de fabricación. Los análisis Raman han confirmado la integridad del grafeno a lo largo del proceso de fabricación. Se midieron características mecánicas como la dureza y la tenacidad a la fractura por indentación para diferentes contenidos de grafeno. Nuestros resultados se comparan con los de las CMC convencionales de alúmina/grafeno y sugieren que el enfoque actual ofrecería una ruta atractiva para fabricar cerámicas reforzadas a base de alúmina/nanocarbono.Ingeniero en Nanotecnologí
Preventing Bacterial Fouling Using Bio-Friendly and Conductive Thin-Films Based On Graphene
No full textThe development of novel and non-invasive treatments to prevent microorganism’s adhesion and biofilm formation in medical prosthesis has become a challenge. This problem is mainly because, in the last decade, bacteria have been modifying their metabolic states, making them resistant even to the action of antibiotics.
For this reason, surface engineering is working with graphene coatings for the sterilization and improvement of biomedical implants surface since it has excellent physicochemical properties. In this work, we propose an innovative treatment based on the application of variable frequencies trough thin-films based on graphene and poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA) to avoid the bacterial adhesion and biofilm formation. Furthermore, we tested their potential applications to prevent the growth of Escherichia Coli bacteria of the TG1 strain (E. coli TG1) as a function of the applied frequencies in the range 5 MHz < f < 15 MHz. At this frequency, we did observe a “radio frequency bioelectric effect” that affected the polar parts of the microorganisms. The evaluation of the bactericidal effectiveness of this method was carried out following the typical process of dilution, measuring both the Optical Density at 600 nm and the Colony Forming Units (CFU). Our findings show improved bacteria annihilation when exposed to radiofrequency between 10MHz and 15MHz. We attribute this behavior to the fact that some cell walls were damage when bacteria were exposed to a specific frequency. These results are promising to apply radiofrequency as an alternative and non-invasive method to prevent the formation of prosthetic biofilms.El desarrollo de tratamientos novedosos y no invasivos para prevenir la adhesión de microorganismos y la formación de biopelículas en prótesis médicas se ha convertido en un desafío. Este problema se debe principalmente a que, en la última década, las bacterias han estado modificando sus estados metabólicos, haciéndolas resistentes incluso a la acción de los antibióticos.
Por esta razón, la ingeniería de superficies está trabajando con recubrimientos de grafeno para la esterilización y mejora de la superficie de los implantes biomédicos, ya que tiene excelentes propiedades fisicoquímicas. En este trabajo, proponemos un tratamiento innovador basado en la aplicación de frecuencias variables a través de películas delgadas basadas en grafeno y poli (ácido láctico-co-glicólico) (PLGA) para evitar la adhesión bacteriana y la formación de biopelículas. Además, probamos sus aplicaciones potenciales para prevenir el crecimiento de la bacteria Escherichia Coli de la cepa TG1 (E. coli TG1) en función de las frecuencias aplicadas en el rango de 5 MHz <f <15 MHz. A esta frecuencia, observamos un "efecto bioeléctrico de radiofrecuencia" que afectó las partes polares de los microorganismos. La evaluación de la eficacia bactericida de este método se llevó a cabo siguiendo el proceso típico de dilución, midiendo tanto la densidad óptica a 600 nm como las unidades formadoras de colonias (UFC). Nuestros hallazgos muestran una mejor aniquilación de bacterias cuando se exponen a radiofrecuencia entre 10MHz y 15MHz. Atribuimos este comportamiento al hecho de que algunas paredes celulares fueron dañadas cuando las bacterias fueron expuestas a una frecuencia específica. Estos resultados son prometedores para aplicar la radiofrecuencia como un método alternativo y no invasivo para prevenir la formación de biopelículas protésicas.INGENIERO/A BIOMÉDICO/A
Modeling electronic properties of polymeric-based composite thin films
No full textLas películas delgadas de compuestos de base polimérica han sido muy estudiadas en las últimas décadas debido a sus múltiples aplicaciones. Esto se debe a que son materiales que presentan las propiedades físico-químicas tanto del compuesto polimérico como del nanomaterial con el que se fabrica el composito (eléctricas, mecánicas y térmicas). Por esta razón, el modelado de estas propiedades de los CPC es una parte fundamental para predecir su comportamiento como material. En esta tesis se desarrolla un método ab initio para modelar la conductividad anisotrópica de un CPC estirado hecho de una matriz polimérica de alcohol polivinílico (PVA) mezclado con nanotubos de carbono de pared simple (SWCNTs). Estas cantidades se obtienen mediante una combinación de cálculos de teoría funcional de la densidad, métodos basados en la función de Green de no equilibrio y un modelo estadístico geométrico de deformación afín. De este modo, proporcionamos una descripción cualitativa y semicuantitativa de la conductividad anisotrópica medida de las CPC de PVA/SWCNT. El éxito de este modelo demuestra que la conductividad de los CPCs viene determinada por (1) la conectividad de la red de SWCNTs dentro de la matriz polimérica, (2) la resistencia al salto de la conductancia intertubular, (3) la concentración de SWCNTs en la muestra, y (4) la cantidad de estiramiento y el parámetro de orden orientacional concomitante de los SWCNTs en el compuesto. El modelo desarrollado puede aplicarse potencialmente para obtener CPCs con una conductividad anisotrópica deseada basados en nanomateriales conductores balísticos, es decir, SWCNTs, y diferentes matrices poliméricas.Thin films of polymer-based composites have been widely studied in recent decades due to their multiple applications. This is because they are materials that exhibit the physicochemical properties of both the polymer composite and the nanomaterial from which the composite is made (electrical, mechanical and thermal). For this reason, modeling these properties of CPCs is a fundamental part of predicting their behavior as a material. In this thesis, an ab initio method is developed to model the anisotropic conductivity of a stretched CPC made of a polymeric matrix of polyvinyl alcohol (PVA) mixed with single-walled carbon nanotubes (SWCNTs). These quantities are obtained by a combination of density functional theory calculations, non-equilibrium Green's functions based methods and an affine deformation geometric statistical statistical model. In this way, we provide a qualitative and semi-quantitative description of the measured anisotropic conductivity of PVA/SWCNT CPCs. The success of this model demonstrates that the conductivity of CPCs is determined by (1) the connectivity of the SWCNTs network within the polymer matrix, (2) the resistance to intertubular conductance hopping, (3) the concentration of SWCNTs in the sample, and (4) the amount of stretching and the concomitant orientational order parameter of the SWCNTs in the composite. The developed model can potentially be applied to obtain CPCs with desired anisotropic conductivity based on ballistic conductive nanomaterials, i.e., SWCNTs, and different polymeric matrices.Físicio/
Advanced few Layers Graphene Nanoplatelets - Based Electrodes with Enhanced Electrocatalytic Activity for Oxygen Reduction Reaction
No full textIn order to study the electrocatalytic activity towards oxygen reduction reaction (ORR) of an electrode, different compositions of graphene, polyvinylidiene fluoride (PVDF) and polyvinyl alcohol (PVA) were tested. Cyclic voltammetry and electro- chemical impedance spectroscopy were used in order to determine the composition of the reagents with the best performance in terms of current generated, potential peak separation and impedance, as well as to determine which composite had the highest electrocatalytic activity towards oxygen reduction reaction. The composite with 0.4 wt% graphene / 0.5 wt% PVDF / 0.5 wt% PVA showed the best performance in each method, with a cathodic peak current of -132.7 µ A, result that is 2.1 times higher than that of the polymeric mixture and 6.7 times higher than the PVA by itself. This compos- ite also showed the lowest potential peak separation of 0.17 V and the lowest charge transfer resistance of 468.5 Ω, which is 4.7 times lower than that of the polymeric ma- trix. The results for the catalytic activity demonstrate the same tendency, with the 0.4% composite having the highest current generated at every pH (pH taking the values of
2, 4, 6, 8 and 10) and the more positive values of onset potential of -0.15 V vs Ag/AgCl at pH = 2 and -0.24 V at pH = 10, with the lowest overpotential of -1.04 and -0.66 V vs NHE (Normal Hydrogen Electrode) respectively, showing the best electrocatalytic activity towards oxygen reduction reaction.Con el fin de estudiar la actividad electrocatalítica que tiene un electrodo hacia la reacción de reducción de oxígeno (RRO), diferentes composiciones de grafeno, flu- oruro de polivinilideno y alcohol polivinÃlico fueron estudiados. Las técnicas de voltametría cíclica y la espectroscopía de impedancia electroquímica fueron utilizadas para determinar la composición de reactivos necesaria para obtener el mejor desempen˜o en términos de corriente generada, potencial de separación de picos e impedancia, así como también para determinar qué composito tiene la mayor actividad electrocatalítica hacia la reacción de reducción de oxígeno. El composito con 0.4% grafeno / 0.5% PVDF
/ 0.5% PVA mostró el mejor funcionamiento en cada método, con un pico de corriente catódico de -132.7 µ A, resultado que es 2.1 veces mayor que el de la matriz polimérica y 6.7 veces mayor que la generada por el PVA. El composito también mostró el menor potencial de separación de picos con un valor de 0.17 V y la menor resistencia de trans- ferencia de carga con un valor de 468.5 Ω, el cual es 4.7 veces menor al valor de la matriz polimérica. Los resultados en cuanto a actividad catalítica mostraron la misma tenden- cia, con el composito de 0.4% grafeno teniendo la mayor corriente generada a cada pH (el pH toma los valores de 2, 4, 6, 8 y 10) y los valores de onset potential más positivos de -0.15 V vs Ag/AgCl a pH = 2 y -0.24 V a pH = 10, con los menores overpotentials de
-1.04 y -0.66 V vs ENH (Electrodo Natural de Hidrógeno) respectivamente, mostrando la mejor actividad electrocatalítica hacia la reacción de reducción de oxígeno.QUÍMICO/A
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Get PDFThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Get PDF“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Desarrollo y caracterización de nuevas biotintas de quitosano y agarosa funcionalizadas con complejos de dexametasona-ciclodextrina para aplicaciones avanzadas en cicatrización de heridas
No full textLeguineche Gallego, Juan José; director de proyecto: Zamora Ledezma, Camilo2024-2025Grado en Ingeniería BiomédicaEscuela de Ingeniería, Arquitectura y Diseñ
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Get PDFWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
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