Repositorio Nacional

La búsqueda de nuevas formas de energía renovables ha impulsado el estudio de los biocombustibles a partir de la biomasa lignocelulósica como lo son la paja de trigo, de sorgo o bagazo de caña de azúcar, de la cual se obtienen los azúcares reductores fermentables mediante una hidrólisis enzimática. Para poder utilizar los azúcares reductores que posee esta biomasa, es necesario dar un pretratamiento previo. Por tanto, en este trabajo se hace un análisis de dos tipos de pretratamiento para dos tipos de bagazo de caña (bagazo natural y bagazo hidrolizado): el primer pretratamiento consiste en una autohidrólisis a 121ºC y el segundo en un pretratamiento alcalino-oxidativo. Los productos de los dos tipos de pretratamiento se utilizaron para realizar una hidrólisis enzimática utilizando el complejo comercial Accellerase 1500, donde se encontró que el mejor pretratamiento fue el alcalino-oxidativo donde se obtuvieron hasta 12 g/L de glucosa para el bagazo hidrolizado (78.68% g/g) y 9.9 g/L para el bagazo natural (60.20% g/g), mientras que en la hidrólisis enzimática del bagazo pretratado mediante la autohidrólisis se obtuvieron concentraciones de 0.704 g/L para el bagazo natural (6.67% g/g) y de 1.899g/L para el bagazo hidrolizado (19.65% g/g).

The search for new forms of renewable energy has promoted the study of biofuels from lignocellulosic biomass such as wheat straw, sorghum straw and sugarcane bagasse, which are the source to obtain reducing fermentable sugar through an enzymatic hydrolysis. To make use of these reducing sugars is necessary to perform a pretreatment. This research analyses two kinds of pretreatment for two types of bagasse (natural bagasse and hydrolysed bagasse): the first pretreatment consists of an autohydrolysis at 121ºC and the second pretreatment is an alkaline-oxidative pretreatment. The products of these two types of pretreatments were used for enzymatic hydrolysis using the commercial complex Accellerase 1500, where it was found that the best pretreatment was the alkaline-oxidative which was obtained 12g/L of glucose to the hydrolyzed bagasse (78.68% g/g) and 9.9 g/L for natural bagasse (60.20% g/g) while in the enzymatic autohydrolysis concentration of 0.704 g/L for natural bagasse (6.67% g/g) were obtained and 1,899 g/L for the hydrolyzed bagasse (19.65% g/g).

CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA Bagazo de caña de azúcar Autohidrólisis Hidrolisis enzimática Pretratamiento alcalino

Desarrollo de interfaces de electrodos para la detección electroquímica de Bisfenol A: Estudio teórico

JAZMIN DELGADO AVILEZ (2023, [Tesis de maestría])

El bisfenol A (BPA), es un contaminante de origen industrial presente en efluentes y

aguas naturales, que representa un alto riesgo para el entorno ambiental y para la salud humana debido a su inherente toxicidad y su limitada capacidad de degradación. En este contexto, los sensores electroquímicos, generalmente basados en electrodos de carbono, son herramientas fundamentales con el propósito de detectar y cuantificar esta molécula. Sin embargo, estos dispositivos enfrentan desafíos sustanciales derivados de la inactivación electroquímica, un fenómeno atribuido a la formación de una capa aislante o polimerización durante el proceso de detección. La descripción de los mecanismos de reacción BPA/superficie del electrodo puede ser útil para identificar los sitios activos y contribuir a la elucidación del proceso de polimerización.

En esta investigación, se implementó un estudio teórico mediante Teoría de Funcionales de la Densidad (DFT) con el propósito de analizar con profundidad las interacciones entre el BPA en sus diversos estados de oxidación: oxidada (O), reducida (R) y monoprotonada (r*) y materiales de carbono. A tal efecto, se empleó el grafeno funcionalizado (plano basal, borde tipo silla y zigzag) como modelo representativo de la superficie del electrodo. Finalmente se evalúan las posibilidades de la dimerización del BPA o polimerización sobre varios grupos funcionales. El objetivo principal radica en la detección de grupos funcionales específicos que puedan inducir procesos secundarios, los cuales actúan como obstáculos para la eficaz detección electroquímica del BPA. La información resultante se instituye como un recurso valioso con miras al diseño y la optimización de sensores electroquímicos con un desempeño más robusto y sofisticado.

A continuación, se detalla la sinopsis general de este trabajo describiendo cada capítulo y las etapas involucradas en el estudio del modelo teórico de DFT para el sistema de reacción BPA/superficie del electrodo.

Capítulo 1. Estado del arte tanto de los usos industriales como las implicaciones

ambientales asociadas al Bisfenol A. Una de las problemáticas que se destacan es la necesidad de una detección precisa de esta molécula mediante sensores electroquímicos cuya limitación es la inactivación que presentan. También se describe la justificación del trabajo, así como el uso del modelo computacional, además de los objetivos y la hipótesis del mismo.

Capítulo 2. Descripción de los fundamentos teóricos basados en primeros principios, de la Teoría de Funcionales de la Densidad (DFT), con un enfoque especial en las aproximaciones para desarrollar modelos representativos que optimicen el tiempo de cálculo. Además, se detallan las características de la estructura y la superficie de los materiales de carbono considerados en el proceso de modelado.

Capítulo 3. Detalle del proceso de construcción del modelo de superficie para el estudio de las interacciones BPA/superficie del electrodo, donde se empleó el modelo del plano basal,así como los bordes tipo silla y zigzag del grafeno, con funcionalizaciones que incluyen COOH, OH, éter, epóxido, cetona y terminaciones de hidrógeno.

Bisphenol A (BPA) is a contaminant of industrial origin present in effluents and natural waters. It represents a high environmental and human health risk due to its inherent toxicity and limited degradation capacity. In this context, electrochemical sensors, generally based on carbon electrodes, are fundamental to detecting and quantifying this molecule. However, these devices face substantial challenges from electrochemical inactivation, a phenomenon attributed to forming an insulating layer or polymerization during the sensing process. The description of the BPA/electrode surface reaction mechanisms can be helpful to identify the active sites and contribute to the elucidation of the polymerization process.

In this research, a theoretical study was implemented using Density Functional Theory (DFT) to analyze in depth the interactions between BPA in its various oxidation states: oxidized (O), reduced (R), and monoprotonated (r*) and carbon materials. For this purpose, functionalized graphene (basal plane, saddle edge, and zigzag) was used as a representative model of the electrode surface. Finally, the possibilities of BPA dimerization or polymerization on various functional groups are evaluated. The main objective is detecting specific functional groups that can induce secondary processes, which act as obstacles to the effective electrochemical detection of BPA. The resulting information is a valuable resource for designing and optimizing electrochemical sensors with more robust and sophisticated performance.

The general synopsis of this work is detailed below, describing each chapter and the

stages involved in the study of the theoretical DFT model for the BPA/electrode surface reaction system.

Chapter 1. State of the art of industrial uses and the environmental implications associated with Bisphenol A. One of the problems that stands out is the need for precise detection of this molecule using electrochemical sensors, whose limitation is the inactivation they present. The justification of the work is also described, as well as the use of the computational model, in addition to its objectives and hypothesis.

Chapter 2. Description of the theoretical foundations based on first principles of Density Functional Theory (DFT), focusing on approaches to develop representative models that optimize calculation time. Additionally, the structure and surface characteristics of the carbon materials considered in the modeling process are detailed.

Chapter 3. Detail of the construction process of the surface model for the study of BPA/electrode surface interactions, where the basal plane model was used, as well as the chair- type and zigzag edges of graphene, with functionalizations that include COOH, OH, ether, epoxide, ketone, and hydrogen endings.

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS Oxidación de fenoles, Teoría de funcionales de la densidad (DFT), electrodos de carbono, desactivación electroquímica, Bisfenol A (BPA). Phenol oxidation, Density Functional Theory (DFT), carbon electrodes, electrochemical deactivation, Bisphenol A (BPA).

EVALUACIÓN DE LA ACTIVIDAD Y EXPRESIÓN GÉNICA DE ENZIMAS ANTIOXIDANTES (SOD, GPX, GST, GR y CAT) COMO BIOMARCADORES DE EXPOSICIÓN A FTALATOS EN CULTIVO CELULAR

Elizabeth Brassea Pérez (2023, [Tesis de doctorado])

"El plastificante bis(2-etilhexilo) ftalato (DEHP) altera el equilibrio entre la producción de especies reactivas de oxígeno y las defensas antioxidantes. A pesar de la información disponible sobre los efectos tóxicos del DEHP en organismos modelo, la respuesta celular al DEHP en especies naturalmente adaptadas para tolerar el estrés oxidativo aún no se ha explorado. Los mamíferos marinos están naturalmente adaptados para hacer frente al estrés oxidativo derivado de la isquemia/reperfusión inducida por el buceo. El objetivo de este estudio fue comparar los cambios en los indicadores de estrés oxidativo asociados al DEHP en células de músculo esquelético de humanos (Homo sapiens sapiens) y lobos marinos de California (Zalophus californianus). Se recolectaron muestras de músculo abdominal de mujeres sanas sometidas a cesárea programada, tras obtener su consentimiento informado. Las muestras de músculo de lobo marino se obtuvieron de crías encontradas recientemente muertas en la colonia de Los Islotes, Golfo de California. Las células de músculo esquelético se aislaron y cultivaron en condiciones estándar. Las células se dividieron en dos grupos. Un grupo fue expuesto a DEHP (1 mM) durante 13 días (n=25; exposición), el otro grupo se mantuvo bajo condiciones control, es decir sin DEHP añadido (n=25; control). Se midió la producción de radical superóxido (O2•-), el daño oxidativo, la actividad de enzimas antioxidantes y la expresión génica mediante métodos espectrofotométricos y RT-qPCR. En células expuestas al DEHP la producción de O2•- y la actividad de superóxido dismutasa (SOD) fueron mayores que en las células bajo condiciones control para ambas especies. La actividad de glutatión S-transferasa (GST) y los niveles de carbonilos proteicos (PC) aumentaron significativamente en las células humanas expuestas a DEHP, y no significativamente en las células de lobo marino. Por el contrario, las actividades de glutatión peroxidasa (GPx) y catalasa (CAT) aumentaron significativamente en las células de lobo marino, pero no en las de humano expuestas a DEHP. Se observó una expresión diferencial de los genes implicados en el metabolismo redox entre las células control y expuestas a DEHP y entre especies. Los patrones de expresión de 26 y 19 genes fueron significativamente diferentes en las células humanas y de lobo marino, respectivamente, después de la exposición a DEHP. En las células humanas, la expresión de la GST1 microsomal y la GST (κ, μ, θ, ω y ᴢ) fue mayor,

"The plasticizer bis (2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) dysregulates the balance between reactive oxygen species production and antioxidant defenses. Despite the information available on DEHP’s hazardous effects in model species, the cellular response to DEHP in organisms naturally adapted to tolerate oxidative stress remains unexplored. Marine mammals are naturally adapted to cope with oxidative stress derived from diving-induced ischemia/reperfusion. The objective of this study was to compare changes in oxidative stress indicators induced by DEHP in human (Homo sapiens sapiens) and California sea lion (Zalophus californianus) skeletal muscle cells. Abdominal muscle samples were collected from healthy women undergoing planned cesarean surgery at full term after obtaining informed consent. Sea lion muscle samples were obtained from recently deceased pups at Los Islotes rookery, Gulf of California. Skeletal muscle cells were isolated and cultured under standard conditions. Cells were divided into two groups. One group was exposed to 1 mM DEHP for 13 days (n=25; treatment), and the other served as a control (n=25; no DEHP). Superoxide radical (O2•-) production, oxidative damage, antioxidant enzyme activities and gene expression were measured using spectrophotometric methods and RT-qPCR. DEHP exposure increased O2•- production and superoxide dismutase (SOD) activity in both species. While the activity of glutathione S-transferase (GST) and protein carbonyls (PC) levels significantly increased in human cells, these indicators showed a non-significant elevation in sea lion cells. In contrast, glutathione peroxidase (GPx) and catalase (CAT) activities increased significantly in sea lion but not in human cultures exposed to DEHP. Genes involved in redox metabolism showed differential expression between treatments and species. DEHP exposure led to widespread modifications in gene expression patterns, with 26 and 19 differentially expressed genes in human and sea lion cells, respectively. In human cells, DEHP increased GST1 and GST (κ, μ, θ, ω, and ᴢ), while suppressing 8-oxoguanine DNA glycosylase (OGG1), CAT, GR, and nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (NRF2) expression, suggesting increased oxidative stress and phase two detoxification processes. In contrast, DEHP increased OGG1, NRF2, GPx2 and SOD3 expression, suggesting that DEHP activates antioxidant defenses in sea lion cells, potentially contributing to maintain redox homeostasis and avoid oxidative...

Contaminantes emergentes, enzimas antioxidantes, estrés oxidativo, mamíferos, Una Salud Antioxidant enzymes, emerging pollutants, mammals, One Health, oxidative stress BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA BIOQUÍMICA ENZIMOLOGIA ENZIMOLOGIA

Escalamiento de la ecuación de Burgers

ALVARO ALBERTO ALDAMA RODRIGUEZ MIGUEL ANGEL MEJIA GONZALEZ Roger Beckie (2009, [Artículo])

El flujo viscoso con altos números de Reynolds, gobernado por las ecuaciones de Navier-Stokes, exhibe significativa variabilidad espacial y temporal. Dado que las ecuaciones dinámicas que gobiernan estos procesos incluyen términos no lineales, es común que se desarrolle un amplio espectro de escalas. Por lo mismo, hay escalas demasiado pequeñas para ser resueltas mediante un modelo o para ser observadas con los aparatos convencionales de medición. Aun cuando no es posible desarrollar modelos que resuelvan todas las escalas significantes, sí es posible desarrollar modelos de la dinámica de las escalas grandes. Estos modelos de escala grande no requieren la descripción explícita de las pequeñas, pero sí deben incluir el efecto de las pequeñas en la dinámica de las grandes. Este proceso se conoce como escalamiento dinámico y es un problema muy complejo, debido a que involucra la solución de un problema de cerradura. En este trabajo se desarrolla un modelo de escala grande filtrando espacialmente la ecuación de Burgers, que constituye la contraparte unidimensional de las ecuaciones de Navier-Stokes. El empleo del filtro de Butterworth permite la construcción de cerraduras exactas. La solución numérica de estas ecuaciones filtradas se conoce como simulaciones de remolinos grandes. En el documento se incluyen pruebas numéricas que validan los resultados teóricos.

Ecuación de Burgers Escalas grandes Filtro de Butterworth Filtro espacial CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Ciudad Juarez from historical sketch of national migration policies

Luis Fernando Noyola Rojas Luis Manuel Lara Rodríguez (2023, [Artículo, Artículo])

The context of migration in the Mexican case and its migration policies are analyzed here, taking the case of Ciudad Juarez as a node of movement and link of said policies; for this, the work is divided into four sections. A historical review of the way of how migration policies, through programs operated by different institutions and spheres of government, have worked through the manifestations of the domestic and international Mexican migration it is proposed. It also serves to contextualize and to understand how they are created and why the objectives they intend to meet are more orientated to immediate problems rather to recognize the complexity of migratory problems, in need of specific policies.

migración políticas migratorias Ciudad Juárez frontera migración interna CIENCIAS SOCIALES CIENCIAS SOCIALES migration migration policies Ciudad Juarez border internal migration

Restauración ecológica de la laguna de Bojórquez, Benito Juárez, Quintana Roo: 5.2 Supervisión de acciones y desarrollo de herramienta de soporte para generación de escenarios de restauración ecológica

Ariosto Aguilar PEDRO MISAEL ALBORNOZ GONGORA Jorge Laurel Castillo Ruben Morales Jorge Laurel Castillo VICTOR HUGO ALCOCER YAMANAKA (2012, [Documento de trabajo])

Para mejorar las condiciones ambientales de la laguna de Bojórquez, el Gobierno del estado de Quintana Roo gestionó recursos federales para llevar a cabo el proyecto denominado “Restauración ecológica de la laguna de Bojórquez”. En éste se contempla la construcción de una herramienta de soporte para la generación de escenarios de restauración ecológica. Dicha herramienta consiste en la implementación de un modelo hidrodinámico para la caracterización del sistema lagunar en condiciones actuales y de proyecto, con las últimas se pretende dar solución a los problemas que actualmente enfrenta la laguna. De igual manera, se muestran las bases de datos utilizadas, datos adquiridos mediante mediciones sistemáticas, y las simulaciones numéricas del sistema lagunar en condiciones actuales y de proyecto.

Lagunas Restauración ecológica Hidrodinámica Modelos matemáticos Informes de proyectos Laguna de Bojórquez INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA