Caracterización de un sistema híbrido conformado por un stack de celdas de combustible microbianas-paneles fotovoltaicos para la producción de electricidad a través del tratamiento de aguas residuales y radiación solar

Edson Baltazar Estrada Arriaga (2018, [Documento de trabajo])

Contenido del informe: 1. Pruebas preliminares – 2. Inoculación – 3. Condiciones de operación – 4. Análisis y cálculos – 5. Análisis de los ánodos y membranas a través de microscopía electrónica de barrido acoplado a espectroscopía de rayos X (EDX) – 6. Características físico-químicas del agua residual – 7. Generación de electricidad – 8. Tratamiento del agua residual – 9. Curvas de polarización – 10. Análisis elemental.

Energía Tratamiento de aguas residuales Radiación solar Celda de combustible microbianas Colectores solares INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Synthesis of hollow carbon spheres by chemical activation of carbon nanoparticles for their use in electrochemical capacitor

Cesar Eduardo Sanchez Rodriguez EDUARDO TOVAR MARTINEZ MARISOL REYES REYES Luis Felipe Cházaro Ruiz ROMAN LOPEZ SANDOVAL (2022, [Artículo])

"Naphthalene combustion has been used to synthesize grams per hour of solid carbon spheres (CS). The carbon soot was activated by acid treatment consisting in a mixture of HNO3 and H2SO4 (1/3 v/v) to produce hollow carbon spheres (HCS). The effect of two concentrations of CSs (5 and 10 mg mL−1) in the acid mixture, on the physicochemical properties of the activated HCSs was studied. The HSCs were subjected to a thermal treatment to increase their graphitization to enhance their electrical conductivity. High-resolution transmission electron microscopy confirmed the formation of HCSs due to the acid treatment whereas FTIR spectra showed that the chemical activation produced functional groups on the carbon spheres surface and the heat treatment effect to remove some of them as well. A specific surface area of 300 m2 g−1 and a large density of micropores for the acid-treated CSs as well as the heat-treated CSs were estimated by analysis of N2 adsorption-desorption isotherms. A specific capacitance 70 F g−1 was calculated by cyclic voltammetry of the acid and thermally treated HCSs at 5 mV s−1, for both CS concentrations, indicating the possibility of synthesizing these HCSs using a simple method in large quantities for their use in electrochemical capacitors."

Physicochemical properties Carbon nanoparticles Chemical activation Electrochemical capacitor BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA QUÍMICA

Evaluation of sunlight and humidity protection of a bioherbicide for Eichornia crassipes biocontrol

MARICELA MARTINEZ JIMENEZ MARIA ANTONIETA GOMEZ BALANDRA MARIA DEL PILAR SALDAÑA FABELA (2015, [Artículo])

C. piaropi (Cercospora piaropi) and A. zonatum (Acremonium zonatum) have proved to be effective in reducing water hyacinth growth. However, efficacy of these fungi in field is limited by the effect of solar UV (ultraviolet) light and desiccation. In this study, three compounds used as sunscreens and one seed plant that produce mucilage were tested for their effects on the infection produced by C. piaropi and A. zonatum inoculum under laboratory and field conditions. In laboratory conditions, TiO2 (titanium dioxide) and metamucil did not inhibit C. piaropi and A. zonatum viability. Moreover, the addition of TiO2 and metamucil to the inoculum suspension increased fungi infection. The protective effect of TiO2 and metamucil was more evident when the inoculum suspension was applied 4 h before sunset. These results suggest that addition of TiO2 and metamucil provides necessary humidity and solar protection for increasing C. piaropi and A. zonatum infection on water hyacinth plants.

Lirios acuáticos Radiación solar Dióxido de titanio C. piaropi A. zonatum BIOLOGÍA Y QUÍMICA

Potencial de generación de energía eléctrica a partir de plantas de tratamiento de lodos activados

Luciano Sandoval Yoval Gabriela Mantilla Morales MERCEDES ESPERANZA RAMIREZ CAMPEROS JAVIER ALEJANDRO NAVARRO FRANCO ALBERTO ESQUIVEL SOTELO César Calderón Mólgora (2017, [Ítem publicado en memoria de congreso])

En México de acuerdo con el Inventario Nacional de Plantas que reporta la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA, 2015), las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales que están en operación son 2 477, con una capacidad instalada de 177.97 m3/s y un caudal tratado de 120.90 m3/s, de las cuales 746 son de lodos activados. Este proceso genera una gran cantidad de lodos biológicos de desecho, sin embargo, si éstos se estabilizan mediante procesos anaerobios, son una fuente de energía renovable al generar biogás, rico en metano, que puede emplearse para generar parte de la energía requerida por los equipos electromecánicos del sistema de tratamiento. Como objetivo del estudio, se evaluaron 93 plantas de lodos activados con un caudal igual o superior a los 200 L/s con posibilidades de cogenerar energía y así reducir sus costos de operación. Los resultados muestran que de las modalidades de lodos activados en operación en México, la convencional es la que más energía eléctrica puede generar (0.32 kW/L), además puede obtener cerca del 100% de sus requerimientos energéticos, haciéndolo económicamente viable. Por lo que, el proceso de lodos activados puede ser sustentable en cuestiones energéticas y con costos de operación bajos. Así, la energía eléctrica proveniente de la combustión del biogás, producto del tratamiento de los lodos residuales, debe ser vista como una fuente de energía renovable y limpia, pues reduce la emisión de gases de efecto invernadero al disminuir el consumo de las fuentes convencionales de energía.

Lodos activados Plantas de tratamiento Fuentes de energía INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Modelo bidimensional para la extracción de agua por las raíces de las plantas

MANUEL ZAVALA TREJO Heber Saucedo CARLOS FRANCISCO BAUTISTA CAPETILLO CARLOS FUENTES RUIZ (2012, [Artículo])

Los modelos tradicionales para describir la extracción de agua por las plantas usan funciones mecanicistas o empíricas para representar el término de sumidero de la ecuación de transferencia de agua en el suelo, lo cual no permite representar explícitamente el efecto de la geometría del sistema de raíces sobre los patrones de extracción. Para eliminar esta limitante se desarrolla un modelo que simula la extracción, el cual considera las raíces como segmentos de frontera del dominio de solución e impone en éstos una condición tipo radiación para representar la resistencia al flujo del agua en la interfaz suelo-raíz, la cual es despreciada en los modelos reportados en la literatura que usan en las raíces una condición de frontera tipo Dirichlet. Se establece la condición tipo radiación, la cual contiene parámetros que representan las propiedades de las plantas, las características hidrodinámicas del suelo y la resistencia al flujo del agua en la interfaz suelo-raíz. Se obtiene una solución de elemento finito de la forma bidimensional de la ecuación de transferencia de agua sujeta en las raíces a la condición de radiación establecida; se aplica el modelo a un escenario de extracción, asumiendo valores medios característicos para las propiedades de las plantas y considerando un coeficiente de resistencia de la interfaz suelo-raíz variable. Se muestra que la resistencia en la interfaz suelo-raíz define el orden de magnitud del caudal de agua que extraen las raíces del suelo, por lo que esta variable no puede ser despreciada cuando se analiza el fenómeno de la extracción.

Condición de frontera tipo radiación Potencial de presión de las raíces Sistema planta-suelo CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Desarrollo de nanocompositos de cápside viral P22 para la terapia con profármacos enzimáticos en cáncer de mama

Development of P22 viral capsid nanocomposites for enzymatic prodrug therapy in breast cancer

Astrid Rebeca Luna Rios (2024, [Tesis de maestría])

Las estrategias actuales contra el cáncer de mama presentan limitaciones debido a la falta de selectividad, disminuyendo su efectividad. La mayoría de los fármacos, como el tamoxifeno, requieren la activación metabólica por parte de las enzimas de la familia citocromo P450 (CYP) para ejercer mayores efectos anticancerígenos. Sin embargo, la concentración del CYP es variable y baja en las células tumorales, especialmente en el cáncer de mama, lo que provoca efectos secundarios. En la terapia de activación enzimática de profármacos (EPT), las enzimas se dirigen al tumor para transformar el profármaco, lo que normalmente implica la administración de la enzima seguida del profármaco. Sin embargo, las diferencias entre la farmacocinética y farmacodinamia son un obstáculo para mejorar el tratamiento. Por lo tanto, la administración conjunta de profármaco y enzima es esencial para garantizar su interacción favorable en el tumor. Este trabajo reporta una nueva clase de nanocompositos terapéuticos basados en partículas tipo virus P22 confinando CYP, funcionalizadas superficialmente con glucosa oxidasa (GOx) que transforma la glucosa en D-glucono-δ-lactona produciendo H2O2, el aceptor final de electrones en la transformación de tamoxifeno mediado por CYP, y conjugadas con un derivado de tamoxifeno como profármaco y ligando dirigido utilizando polietilenglicol como conector. En un microambiente tumoral rico en glucosa, estos nanocompuestos pueden producir fármaco activo in situ. Se caracterizaron las propiedades fisicoquímicas y la catálisis secuencial mediada por glucosa de los nanocompositos. Los estudios in vitro demostraron una disminución en la viabilidad celular en líneas celulares de cáncer de mama ER+ y ER-. Sin embargo, la internalización celular en ausencia de glucosa mostró ser preferencial con las VLPs dirigidas en ambas líneas celulares. La administración conjunta de enzimas y profármacos con una localización mejorada de las VLPs desarrolladas después de la funcionalización del tamoxifeno, lo que sugiere el potencial de los nanocompositos desarrollados para superar los desafíos existentes de la EPT y mejorar los resultados terapéuticos con efectos secundarios reducidos.

Current treatment strategies against breast cancer have limitations due to lack in selectivity. Most drugs, such as tamoxifen, require metabolic activation by cytochrome P450 (CYP) enzymes to perform greater anticancer effects. However, the concentration of CYP varies and is low in tumor cells, especially in breast cancer, resulting in side-effects. In enzyme prodrug therapy (EPT), enzymes are targeted to the tumor cells for prodrug transformation, typically involving the sequential delivery of the enzyme followed by the prodrug. However, differences in pharmacokinetics and pharmacodynamics are a major hindrance for improving treatment. Therefore, co-delivery of prodrug and enzyme is essential to ensure their favorable interaction in tumor. This work reports a new class of therapeutic nanocomposites based on P22 virus like particles (VLPs) confining the CYP activity, surface functionalized with glucose oxidase (GOx) that transforms glucose into D-glucono-δ-lactone producing hydrogen peroxide, the final electron acceptor in the CYP-mediated transformation of tamoxifen, and together conjugated with a tamoxifen derivative as prodrug and targeting ligand using polyethylene glycol as a linker. In glucose-rich tumor microenvironment, these nanocomposites can produce active drug in situ. The physicochemical properties and sequential glucose-mediated catalysis of the nanocomposites were characterized. In vitro studies demonstrated a decrease in cell viability in both ER+ and ER- breast cancer cell lines. However, cellular internalization in the absence of glucose showed improved uptake of targeted VLPs in both cell lines. The co-delivery of enzymes and prodrug with improved localization of developed VLPs after tamoxifen functionalization, suggests the potential of developed nanocomposites to overcome the existing challenges of EPT and improve the therapeutic outcomes with reduced side effects.

VLP-P22, Citocromo P45O, Glucosa oxidasa, Tamoxifeno, Terapia de activación enzimática de profármacos VLP-P22, Cytochrome P45O, Glucose oxidase, Tamoxifen, Enzyme prodrug therapy BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA QUÍMICA FARMACÉUTICA DISEÑO.SÍNTESIS Y ESTUDIO NUEVOS FÁRMACOS DISEÑO.SÍNTESIS Y ESTUDIO NUEVOS FÁRMACOS

Evaluación del uso de vibriófagos encapsulados en el alimento para el control de Vibrio parahaemolitycus causante de AHPND en el camarón Penaeus vannamei

Esther Imelda Ponce García (2023, [Tesis de maestría])

"Las enfermedades causadas por bacterias del género Vibrio en el cultivo de camarón son de gran importancia debido a su impacto negativo en la industria acuícola. Estas bacterias pueden causar diversas enfermedades en camarones, como la necrosis hepatopancreática aguda (AHPND). La fagoterapia es una alternativa para el biocontrol de estas bacterias patógenas que presenta importantes ventajas, como la alta especificidad a sus huéspedes, la replicación en el sitio de infección, y la capacidad de infectar a bacterias resistentes a antibióticos. Sin embargo, la estabilidad de los fagos en el sistema de cultivo es una preocupación latente, ya que los fagos presentan una estabilidad limitada en solución y experimentan una caída significativa en el título de fagos durante el procesamiento y almacenamiento. El método de encapsulación de bacteriófagos, un área que aún no se estudia del todo, se presenta como una potencial alternativa para atender esta problemática. En el presente estudio se evaluó la eficacia terapéutica de un cóctel de bacteriófagos (vB_Vp_PvVp05, vB_Vp_PvVp07 y vB_Vp_PvVp11), encapsulados en alginato de sodio comercial y de mediana viscosidad, pectina, carboxilmetilcelulosa, liposomas y liofilizado en pectina como agente de biocontrol de Vibrio parahaemolyticus para su uso en terapias fagicas pasiva y activa. Se observó que el encapsulado en alginato de sodio de mediana viscosidad presentó la mayor liberación de fagos activos y al momento de ser incorporado a alimento para camarón y horneados a 80 – 100°C, se mantuvo una concentración de 1.3 x105 UFP/g después de 100 días de almacenamiento. Para la evaluación de las terapias pasiva y activa se realizó una infección experimental en juveniles de Penaeus vannamei para conocer la efectividad de los encapsulados, utilizando para la terapia pasiva la cepa Vp M0904 y para la activa la cepa Vp M0605. El experimento de terapia pasiva mostró una mortalidad del 80.6% en los camarones a las 48 hpi (p > 0.05) y una concentración de 5 x102 UFC/mL de Vibrio spp. no fermentativos en TCBS. En el caso de la terapia activa no se presentó mortalidades, pero hubo una disminución de la concentración de Vibrio spp. no fermentativos en TCBS con 5.56 x101 UFC/mL a las 48 hpi (p < 0.05) y aumentó la densidad de vibriófagos en 1.4 x102 UFP/mL en el agua de los acuarios (p < 0.05)..."

"Diseases caused by bacteria of the Vibrio genus in shrimp farming are of great importance due to their negative impact on the aquaculture industry. These bacteria can cause various diseases in shrimp, such as acute hepatopancreatic necrosis disease (AHPND). Phage therapy is an alternative for the biocontrol of these pathogenic bacteria, offering significant advantages, including high specificity to their hosts, replication at the infection site, and the ability to infect antibiotic-resistant bacteria. However, the stability of phages in the farming system is a persistent concern, as phages have limited stability in solution and undergo a significant drop in phage titer during processing and storage. The method of bacteriophage encapsulation, an area that is not yet fully explored, emerges as a potential alternative to address this issue. In this study, the therapeutic efficacy of a cocktail of bacteriophages (vB_Vp_PvVp05, vB_Vp_PvVp07, and vB_Vp_PvVp11), encapsulated in commercial medium-viscosity sodium alginate, pectin, carboxymethylcellulose, liposomes, and lyophilized pectin, was evaluated as a biocontrol agent against Vibrio parahaemolyticus for use in passive and active phage therapies. It was observed that encapsulation in medium-viscosity sodium alginate showed the highest release of active phages, maintaining a concentration of 1.3 x 105 PFU/g after 100 days of storage when incorporated into shrimp feed and baked at 80–100°C.For the evaluation of passive and active therapies, an experimental infection was conducted on Penaeus vannamei juveniles to assess the effectiveness of the encapsulated phages. The passive therapy experiment showed a mortality rate of 80.6% in shrimp at 48 hpi (p > 0.05) and a concentration of 5 x 102 CFU/mL of non-fermentative Vibrio spp. on TCBS agar. In the case of active therapy, no mortalities were observed, but there was a decrease in the concentration of non-fermentative Vibrio sp. on TCBS agar to 5.56 x 101 CFU/mL at 48 hpi (p < 0.05), and the density of vibriophages increased to 1.4 x 102 PFU/mL in the aquarium water (p < 0.05). It was determined that passive therapy offered no advantage for the control of Vibrio parahaemolyticus, unlike active therapy, which proved to be effective in controlling this bacterium."

vibriófagos, encapsulado, Penaeus vannamei, terapia activa, terapia pasiva vibriophages, encapsulated, active therapy, passive therapy BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA MICROBIOLOGÍA BACTERIÓFAGOS BACTERIÓFAGOS

Arreglos de antenas para radiación tipo Isoflux en satélites LEO con diferentes alturas orbitales

Antenna arrays for Isoflux radiation in LEO satellites at various orbital altitudes

Paulina Díaz De la Paz (2023, [Tesis de maestría])

En los últimos años, las constelaciones de satélites en órbita baja han ganado popularidad como infraestructura para ofrecer el servicio de Internet satelital, y se espera que su presencia siga en aumento. Para minimizar la latencia en la transmisión de datos, estos satélites suelen situarse en el rango inferior y medio de la órbita baja terrestre. Comúnmente, los satélites de estas constelaciones emiten una radiación que consiste en un único haz que concentra la potencia en una sola dirección. Sin embargo, debido a la curvatura de la Tierra, las ondas electromagnéticas radiadas por el arreglo de antenas abordo del satélite viajan distancias diferentes. Las ondas que se desplazan en dirección del nadir del satélite hacen un recorrido más corto en comparación con las que se propagan en las direcciones más distantes a este. Este fenómeno ocasiona pérdidas de potencia en los bordes del área de cobertura. Para compensar estas pérdidas, se propone el uso de arreglos de antenas de radiación tipo Isoflux. Estos arreglos distribuyen la densidad de potencia de manera uniforme en el área de cobertura, aumentando la ganancia en direcciones donde el trayecto es más largo. Lograr este tipo de radiación para satélites en órbita baja se vuelve más desafiante. Debido a la proximidad del satélite a la Tierra, es necesario que la radiación se extienda sobre una gran parte del plano de elevación, requiriendo un haz Isoflux que sobrepasa los 100 grados. Esta tesis presenta 18 diseños de arreglos de antenas para satélites en las alturas orbitales de 340 km, 550 km y 1150 km. Para el diseño de estos arreglos, se emplean las geometrías lineales, planares y anillos concéntricos, tanto periódicas como aperiódicas. La distribución de excitaciones de amplitud y la separación entre elementos de antena se optimizan utilizando algoritmos genéticos. La presente tesis incluye un análisis comparativo de las prestaciones de radiación y cantidad de elementos de los diseños presentados, categorizados por altura orbital.

In recent years, the utilization of low-Earth orbit satellite constellations as infrastructure for providing satellite Internet services has experienced substantial growth. The rise of this trend is likely to continue. These satellites are typically placed in the lower to mid-range of low-Earth orbit in order to reduce latency in data transmission. It is common for the antenna arrays on these satellites to emit a single radiation beam that concentrates power in a singular direction. Due to the curvature of the Earth, the electromagnetic waves radiated by the antenna array travel different distances. Waves traveling in the satellite’s nadir direction cover a shorter distance compared to those propagating in more distant directions. This phenomenon causes power losses at the edges of the coverage area. To compensate for these losses, the use of Isoflux radiation antenna arrays is proposed. These arrays distribute the power density evenly across the coverage area, increasing gain in directions where the path is longer. Achieving such radiation characteristics becomes more difficult for low-Earth orbit satellites. Due to the satellite’s proximity to Earth, radiation needs to extend over a large portion of the elevation plane, requiring an Isoflux beam that exceeds 100 degrees. This thesis presents 18 antenna array designs for satellites at the orbital altitudes of 340 km, 550 km, and 1150 km. Linear, planar, and concentric ring geometries are employed, with both periodic and aperiodic antenna element distributions. The distribution of amplitude excitations and the spacing between antenna elements are optimized using genetic algorithms. This thesis includes a comparative analysis of the radiation performance and the number of elements of the presented designs, categorized by orbital altitude.

arreglos de antenas, radiación Isoflux, satélites LEO, algoritmos genéticos antenna arrays, Isoflux radiation, LEO satellites, genetic algorithms INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA ANTENAS ANTENAS

Octopus maya white body show sex-specific transcriptomic profiles during the reproductive phase, with high differentiation in signaling pathways

Oscar Juárez (2019, [Artículo])

White bodies (WB), multilobulated soft tissue that wraps the optic tracts and optic lobes, have been considered the hematopoietic organ of the cephalopods. Its glandular appearance and its lobular morphology suggest that different parts of the WB may perform different functions, but a detailed functional analysis of the octopus WB is lacking. The aim of this study is to describe the transcriptomic profile of WB to better understand its functions, with emphasis on the difference between sexes during reproductive events. Then, validation via qPCR was performed using different tissues to find out tissue-specific transcripts. High differentiation in signaling pathways was observed in the comparison of female and male transcriptomic profiles. For instance, the expression of genes involved in the androgen receptor-signaling pathway were detected only in males, whereas estrogen receptor showed higher expression in females. Highly expressed genes in males enriched oxidation-reduction and apoptotic processes, which are related to the immune response. On the other hand, expression of genes involved in replicative senescence and the response to cortisol were only detected in females. Moreover, the transcripts with higher expression in females enriched a wide variety of signaling pathways mediated by molecules like neuropeptides, integrins, MAPKs and receptors like TNF and Toll-like. In addition, these putative neuropeptide transcripts, showed higher expression in females’ WB and were not detected in other analyzed tissues. These results suggest that the differentiation in signaling pathways in white bodies of O. maya influences the physiological dimorphism between females and males during the reproductive phase. © 2019 Juárez et al. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.

androgen receptor, integrin, mitogen activated protein kinase, neuropeptide, transcriptome, tumor necrosis factor, argonaute protein, corticotropin releasing factor receptor, corticotropin releasing factor receptor 2, DEAD box protein, estradiol 17be BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA BIOLOGÍA ANIMAL (ZOOLOGÍA) BIOLOGÍA ANIMAL (ZOOLOGÍA)