Ciencias

Estudio de Bgs1p y Bgs4p: dos proteínas esenciales implicadas en la biosíntesis del β(1-3)-D-glucano de Schizosaccharomyces pombe

Sun, 01 Jan 2006 00:00:00 GMT

[ES]El establecimiento del sitio de división en Schizosaccharomyces pombe depende de la formación de un anillo medio contráctil y de la acumulación de los parches de F-actina a su alrededor. Al final de la anafase comienza la contracción del anillo y la síntesis centrípeta del septo de división, el cual está compuesto por un disco central de beta(1-3)-D-glucano lineal, denominado septo primario, y por una estructura similar a la de la pared celular a ambos lados del mismo, denominada septo secundario, y cuya síntesis es esencial para la integridad celular. Últimamente ha aumentado considerablemente la información sobre la formación y la activación de la contracción del anillo medio. Sin embargo, aún no se conoce cómo se produce la síntesis del septo. S. pombe posee cuatro posibles subunidades catalíticas del complejo beta(1-3)-D-glucán sintasa (BGS), denominadas Bgs1p-4p. En esta tesis hemos estudiado la función de Bgs1p y Bgs4p en la síntesis del beta-glucano y su importancia para la formación del septo durante la citocinesis y el mantenimiento de la integridad celular. La proteína Bgs1p/Cps1p ha sido identificada como una hipotética subunidad catalítica de la (BGS), con una posible función durante la citocinesis y el crecimiento polarizado. Para estudiar esta posibilidad, se crearon mutantes dobles de cps1-12 y diferentes mutantes cdc de septación. Los mutantes dobles obtenidos presentaron distintos fenotipos de hipersensibilidad y alteraciones en la distribución de la actina. El análisis de las relaciones epistáticas de los mutantes dobles mostró que las mutaciones de los procesos anteriores a la síntesis del septo eran dominantes sobre cps1-12, mientras que cps1-12 era dominante sobre el mutante de finalización de la septación cdc16-116, lo que sugiere que Bgs1p está implicada en la síntesis del beta(1-3)-D-glucano de la pared celular del septo durante la citocinesis. Hemos estudiado la localización fisiológica in vivo de Bgs1p en una estirpe bgs1D que contiene un gen GFP-bgs1+ funcional (una única copia integrada del gen y expresada bajo el control de su propio promotor). Durante el crecimiento vegetativo, Bgs1p siempre se localiza en las zonas de crecimiento: en uno ó ambos polos durante el crecimiento celular, y en el anillo medio y septo durante la citocinesis. La localización de Bgs1p en los mutantes cdc de septación indica que Bgs1p necesita las proteínas del anillo medio y de la ruta de activación de la septación (SIN) para localizarse correctamente con el resto de los componentes de la septación. La localización de Bgs1p en el mutante de actina cps8-188 muestra que la localización de Bgs1p depende de la localización de la actina. Además, Bgs1p permanece polarizada en los polos y septos deslocalizados de los mutantes tea1-1 y tea2-1. Durante el proceso meiótico del ciclo de vida, Bgs1p se localiza en las proyecciones de conjugación, en la zona de contacto entre las células durante la fusión celular y en el área del cuello durante la formación del cigoto. También, la localización de Bgs1p sugiere que colabora en la síntesis de la pared de la proespora y de la espora. Durante la germinación de la espora, Bgs1p se localiza primero alrededor de la espora durante el crecimiento isotrópico, a continuación, en la zona de crecimiento polarizado y finalmente, en el anillo medio y septo. Al final de la división entre la espora y la célula, el desplazamiento de Bgs1p hacía el polo viejo ocurre únicamente en la célula. Todos estos datos muestran que Bgs1p se localiza en las áreas de crecimiento polarizado de la pared celular, y por lo tanto, proponemos que Bgs1p podría estar implicada en la síntesis del beta(1-3)-D-glucano lineal del septo primario, así como de un beta(1-3)-D-glucano linear similar, que podría ser necesario en otros procesos de crecimiento ó de reparación de la pared celular. También hemos estudiado la función de Bgs1p y demostramos que es la subunidad de una actividad BGS, responsable de la síntesis del beta(1-3)-D-glucano lineal y del septo primario que origina. Hemos analizado el efecto letal que produce la represión de la expresión de bgs1+ en un fondo genético bgs1D. Para ello, hemos construido una serie de vectores que expresan bgs1+ bajo el control del promotor reprimible por tiamina nmt1+-81X, y que abarcan un rango de represión de aproximadamente 500 veces. Al reprimir la expresión de bgs1+ las células siguen presentando un fenotipo silvestre incluso cuando los niveles de Bgs1p son ya indetectables indicando el nivel tan bajo de Bgs1p que necesitan las células. La represión de bgs1+ sólo muestra un fenotipo letal con los tres vectores con mayor nivel de represión, originando células ramificadas y con múltiples septos, lo que demuestra que Bgs1p tiene un papel esencial durante la septación. La represión ó la sobreexpresión de bgs1+ no muestra ninguna alteración del beta-glucano, pero sí un aumento considerable del beta-glucano de la pared celular. Sin embargo, la actividad BGS disminuye en ambos casos. Por otro lado, las células con niveles reducidos de Bgs1p muestran un incremento notable de Bgs3p. Estos resultados sugieren que Bgs1p forma parte de un complejo multiproteico de la actividad BGS, y que las alteraciones producidas por las variaciones de Bgs1p inducen procesos compensatorios de otras subunidades Bgs y de la alfa(1-3)-D-glucán sintasa (AGS). El análisis de la represión de bgs1+ mediante tinción con Calcofluor white, un compuesto fluorescente que marca específicamente las zonas de crecimiento de la pared celular (polos y septo), y mediante marcaje con anticuerpos monoclonales específicos contra el beta(1-3)-D-glucano lineal, muestra en ambos casos, una reducción de la tinción de los septos. Los estudios mediante microscopía electrónica de transmisión y mediante inmunomicroscopía electrónica confirman que los septos presentan grandes alteraciones en su estructura, debidas principalmente a los defectos ó a la ausencia del septo primario y del beta(1-3)-D-glucano lineal del mismo. La deleción de bgs1+ es letal, pero las esporas bgs1D son capaces de germinar y originar células que pueden crecer durante varios ciclos mitóticos hasta morirse, dando lugar a células gigantes, multiseptadas y ramificadas. Estas células son parecidas a las observadas durante la represión de bgs1+, pero carecen completamente del septo primario y del beta(1-3)-D-glucano lineal, y no se tiñen con el Calcofluor. Todos estos datos muestran que el septo primario no es necesario para la síntesis del septo, que Bgs1p es responsable de la síntesis del beta(1-3)-D-glucano lineal y que éste a su vez es responsable de la estructura del septo primario, y que el polisacárido de la pared celular que reconoce específicamente y con una alta afinidad el Calcofluor es el beta(1-3)-D-glucano lineal. Finalmente, en esta tesis hemos clonado bgs4+ y mostramos que Bgs4p es la única subunidad que se ha encontrado hasta la fecha que forma parte de la enzima BGS y que es esencial para mantener la integridad celular durante la citocinesis y el crecimiento polarizado. También mostramos que bgs4+, cwg1+ (cwg1-1 presenta una reducción del beta-glucano de la pared celular y de la actividad catalítica de la BGS) y orb11+ (orb11-59 está alterado en la morfogénesis celular) son el mismo gen. bgs4+ es esencial para la germinación de la espora. En células vegetativas la represión de la expresión de bgs4+ produce la lisis celular en los polos de crecimiento y principalmente en el septo, antes de la separación celular, lo que sugiere que Bgs4p es esencial para el crecimiento de la pared celular y para compensar un exceso de degradación de la pared celular durante la citocinesis. El análisis de la represión y de la sobreexpresión de bgs4+ sugiere que Bgs4p forma parte de un complejo catalítico multiproteico de la BGS, y que las alteraciones del beta-glucano de la pared celular producidas por las variaciones de Bgs4p inducen mecanismos compensatorios a través de las otras subunidades Bgs y de la AGS. Los estudios de localización en condiciones fisiológicas mostraron que Bgs4p se localiza en los polos de crecimiento, el anillo medio, el septo y en cada uno de los sitios donde se produce síntesis ó remodelación de la pared celular durante la diferenciación sexual: conjugación, formación del cigoto y de la espora, y germinación de la espora. Los requerimientos para una correcta localización de Bgs4p durante la citocinesis, así como el patrón de localización de Bgs4p durante la maduración de la espora, difieren de los de Bgs1p. Bgs4p aparece en el anillo contráctil después de que se detecte Bgs1p y un material del septo teñido por el Calcofluor white, sugiriendo que Bgs4p está implicada en un proceso posterior, de síntesis del septo secundario ó de todo el septo en general. A diferencia de Bgs1p, Bgs4p necesita el anillo medio pero no las proteínas de la ruta de activación de la septación (SIN) para localizarse con los otros componentes de la septación. Además, la localización de Bgs4p depende de las proteínas del establecimiento de la polaridad. Finalmente, Bgs4p depende de la F-actina para su deslocalización de las zonas de crecimiento y su relocalización en las mismas, pero no necesita la actina para mantenerse estable en los sitios de crecimiento, polos y septo. Todos estos resultados muestran, por primera vez, el papel esencial de una subunidad Bgs en la síntesis de un beta(1-3)-D-glucano, que es necesario para preservar la integridad de la célula durante la síntesis ó reparación de la pared celular.

QCD in the Precision Era

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

[EN] This thesis presents a precision determination of the strong coupling as(mZ) using event-shape measurements from electron{positron annihilation at LEP. Event shapes provide infrared-safe probes of QCD radiation that are sensitive to both perturbative dynamics and nonperturbative effects, making them powerful observables for extracting "as" in a clean experimental environment. The analyses presented in this work exploit recent theoretical advances that enable a consistent description of event-shape distributions across multiple kinematic regimes. The primary focus is on the thrust and heavy jet mass observables. In the dijet limit, the corresponding distributions are computed using factorization theorems that separate hard, collinear, and soft dynamics, combined with all-order resummation of large logarithms to next-to-next-to-next-to-leading logarithmic (N3LL0) accuracy and matching to xed-order at O(a3 s). Nonperturbative effects are incorporated through operator-based power corrections, including renormalon subtractions that improve perturbative convergence. For the heavy jet mass, additional resummation is performed near the Sudakov shoulder associated with symmetric three-jet con gurations. In addition to the above, a large- 0 analysis is performed, where the leading ambiguity of SCET-II type observables is extracted. This enables one to obtain the leading non-perturbative correction to the cross section prediction for, among others, Broadening and the dijet transverse-momentum decorrelation. E ects on the cross sections are analysed.

Estudio funcional y metabolómico del gen bfr y de las posibles quinasas del regulador maestro Aor1 en la producción de antibióticos de Streptomyces coelicolor

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

[ES] Debido a la crisis generada por las bacterias resistentes a antibióticos, es necesario identificar nuevas moléculas con potencial antibiótico que permitan tratar las infecciones bacterianas actuales. Uno de los abordajes para conseguir este objetivo es el estudio de la regulación de la producción de antibióticos por microorganismos productores. Entre ellos, las bacterias del género Streptomyces poseen un gran potencial, dada su gran cantidad de genes que permiten la síntesis de metabolitos secundarios. Estos genes están muy controlados por factores de regulación que integran señales externas e internas, de modo que caracterizar estas redes es crucial para comprender qué factores son necesarios para incrementar la producción de antibióticos y para despertar genes no activados en condiciones de laboratorio, que puedan ser claves para la producción de nuevas moléculas. En este trabajo, se ha profundizado en el estudio de las redes de regulación de S. coelicolor, organismo modelo del género Streptomyces. Los sistemas de dos componentes (TCS) en estas bacterias cumplen un papel esencial en el control del desarrollo y del metabolismo. Algunos TCS descritos en nuestro grupo de investigación intervienen en la producción de antibióticos en S. coelicolor, y todos ellos regulan el gen bfr, que codifica la bacterioferritina Bfr. Entre estos TCS destaca el regulador huérfano Aor1, que tiene gran influencia en la expresión del genoma de S. coelicolor y cuya histidina quinasa asociada, encargada de activarlo, se desconoce. En primer lugar, en esta tesis se describe el papel de la bacterioferritina codificada por el gen bfr en el desarrollo de S. coelicolor mediante el estudio del mutante de deleción Δbfr. Bfr es un elemento necesario para una correcta diferenciación y producción de antibióticos (actinorrodina, prodigiosinas y coelimicinas) en medios de cultivo complejos, mientras que en medio mínimo su efecto depende de la concentración de hierro y del estado (sólido o líquido) del medio. Bfr está implicada en la homeostasis del hierro, pero esta no es su función principal al no alterarse los niveles de hierro en el mutante Δbfr. La ausencia de bfr causa cambios a nivel proteómico: aumenta la abundancia de proteínas de estrés oxidativo (y los niveles de especies reactivas de oxígeno en el mutante), del antibiótico dependiente de calcio y de proteínas de respiración, mientras que disminuye la abundancia de proteínas de desarrollo, de varios clústeres para biosíntesis de metabolitos y de traducción. Además, varias proteínas de señalización alteran sus niveles en el mutante Δbfr. Con los datos de esta tesis, se propone un modelo en el que Bfr es necesaria para donar hierro a proteínas de regulación importantes para la síntesis de metabolitos secundarios. En cuanto al regulador huérfano Aor1, mediante varias estrategias, se han identificado varias quinasas que podrían estar asociadas a este regulador: SCO3750 (quinasa huérfana), SCO2215 (asociada al regulador SCO2216) y SCO2359 (asociada al regulador SCO2358). La asociación entre estas proteínas y Aor1 se ha estudiado mediante la generación de mutantes de deleción y CRISPR de interferencia, y se ha validado mediante ensayos de dos híbridos. También se ha estudiado brevemente la relación entre el sistema AbrC, previamente caracterizado en el laboratorio, con Aor1. Aún quedan por caracterizar las señales a las que responden estas proteínas y su mecanismo de regulación. Finalmente, se realizó un estudio metabolómico de varias cepas de interés relacionadas con los TCS estudiados en este trabajo: la cepa silvestre y los mutantes ΔabrA, Δbfr, Δaor1, ΔSCO3750, ΔSCO2359 y ΔSCO2359/2358. Muchos de los metabolitos anotados al comparar los metabolomas de cada mutante con el silvestre no se pudieron identificar con exactitud, lo cual refleja el conocimiento que falta en el metabolismo de S. coelicolor. La identificación de estos metabolitos sería clave para profundizar en los mecanismos de regulación de estos sistemas. En conclusión, esta tesis caracteriza en gran medida el papel de bfr en la red regulatoria de la producción de antibióticos de S. coelicolor, y profundiza en la red molecular del regulador huérfano Aor1 mediante su relación con nuevos elementos no descritos anteriormente (la quinasa huérfana SCO3750 y los TCS SCO2215/2216 y SCO2359/2358) y con el sistema AbrC. Además, este trabajo inicia el estudio metabolómico de estos sistemas involucrados en la síntesis de antibióticos y propone su estudio más detallado para comprender las redes de regulación de S. coelicolor y mejorar la producción y descubrimiento de metabolitos secundarios.; [EN] Due to the crisis caused by antibiotic-resistant bacteria, it is necessary to identify new molecules with antibiotic potential that can treat current bacterial infections. One approach to achieve this goal is to study the regulation of antibiotic production by antibiotic-producing microorganisms. Among these, bacteria from the genus Streptomyces have great potential, given their large number of genes that enable the synthesis of secondary metabolites. These genes are tightly controlled by regulatory factors that integrate external and internal signals, so characterizing these networks is crucial to understand which factors are necessary to increase antibiotic production and to turn on genes that are not activated under laboratory conditions, which may be key to the production of new molecules. In this work, we have delved deeper into the study of the regulatory networks of S. coelicolor, a model organism of the Streptomyces genus. Two-component systems (TCS) in these bacteria play an essential role in controlling development and metabolism. Some TCS described in our research group are involved in the production of antibiotics in S. coelicolor, and all of them regulate the bfr gene, which encodes the bacterioferritin Bfr. Among these TCS, the orphan regulator Aor1 stands out, which has a major influence on the expression of the genome of S. coelicolor and whose associated histidine kinase, responsible for activating it, is unknown. Firstly, this thesis describes the role of the bacterioferritin codified by the bfr gene in the development of S. coelicolor by studying the Δbfr deletion mutant. Bfr is a necessary element for the correct differentiation and production of antibiotics (actinorhodin, prodigiosins and coelimycins) in complex culture media, while in minimal media its effect depends on the iron concentration and the state (solid or liquid) of the medium. Bfr is involved in iron homeostasis, but this is not its main function, as iron levels are not altered in the Δbfr mutant. The lack of bfr produces changes at the proteomic level: the abundance of proteins linked to oxidative stress (and levels of reactive oxygen species in the mutant), calcium-dependent antibiotic and respiration proteins increases, while the abundance of developmental proteins, various clusters for metabolites biosynthesis and translation proteins decreases. In addition, several signaling proteins alter their levels in the Δbfr mutant. Based on the data from this thesis, a model is proposed in which Bfr is necessary to donate iron to regulatory proteins important for the synthesis of secondary metabolites. As for the orphan regulator Aor1, several strategies have been used to identify several kinases that could be associated with this regulator: SCO3750 (orphan kinase), SCO2215 (associated with the regulator SCO2216) and SCO2359 (associated with the regulator SCO2358). The association between these proteins and Aor1 has been studied by generating deletion mutants and CRISPR interference and has been validated by two-hybrid assays. The relationship between the AbrC system, previously characterized in the laboratory, and Aor1 has also been briefly studied. The signals these proteins respond to, and their regulatory mechanism, remain to be characterized. Finally, a metabolomic study was performed on several strains of interest related to the TCS studied in this work: the wild-type strain and the mutants ΔabrA, Δbfr, Δaor1, ΔSCO3750, ΔSCO2359 and ΔSCO2359/2358. Many of the metabolites noted when comparing the metabolomes of each mutant with the wild type could not be identified with certainty, reflecting the lack of knowledge about the metabolism of S. coelicolor. The identification of these metabolites would be key to further understanding the regulatory mechanisms of these systems. In conclusion, this thesis largely characterizes the role of bfr in the regulatory network of antibiotic production in S. coelicolor and delves into the molecular network of the orphan regulator Aor1 through its relationship with new, previously undescribed elements (the orphan kinase SCO3750 and the TCS SCO2215/2216 and SCO2359/2358) and with the AbrC system. Furthermore, this work initiates the metabolomic study of these systems involved in antibiotic synthesis and proposes more detailed studies to understand the regulatory networks of S. coelicolor and improve the production and discovery of secondary metabolites.

Aplicaciones de la teoría de haces a la Ciencia de Redes y al análisis topológico de datos

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

[ES] La presente memoria se sitúa en la intersección de tres áreas de investigación que, aunque han tenido desarrollos históricos independientes, convergen actualmente de forma natural en el análisis de datos y de sistemas complejos: la Ciencia de Redes, el Análisis Topológico de Datos y la Teoría de Haces. La primera proporciona un lenguaje estructural para modelizar sistemas formados por agentes y relaciones; la segunda introduce herramientas algebro-topológicas para extraer información cualitativa a partir de datos; y la tercera permite incorporar información local y reglas de compatibilidad que describen cómo dicha información se transmite o se compara a través de una estructura subyacente. El punto de partida de esta tesis es que muchos sistemas reales requieren simultáneamente estos tres niveles de descripción. Por un lado, las relaciones entre los elementos de una red no siempre son puramente binarias, sino que pueden involucrar grupos de agentes que interactúan de manera colectiva. Por otro lado, las propiedades relevantes de estas estructuras no se reducen a invariantes estáticos, sino que deben estudiarse a lo largo de procesos de evolución. Finalmente, en numerosas aplicaciones no basta con conocer la arquitectura combinatoria del sistema: también es necesario modelizar datos locales asociados a sus nodos, enlaces o comunidades, así como las condiciones bajo las cuales dichos datos son compatibles globalmente. El objetivo general de esta memoria es aprovechar esta convergencia para desarrollar nuevas herramientas matemáticas destinadas al análisis de estructuras discretas enriquecidas con interacciones de orden superior, información local y procesos de evolución. En particular, trabajaremos principalmente con complejos simpliciales finitos como modelos de redes de orden superior, con técnicas de persistencia para estudiar la evolución de sus invariantes, y con haces celulares para incorporar información o datos algebraicos sobre dichas estructuras discretas

Engineering a dual stimuli-responsive platform for post-surgical breast cancer treatment

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

[ES] Esta tesis doctoral se ha centrado en el desarrollo de una plataforma dual termo/pH-sensible para el tratamiento localizado del cáncer de mama tras la resección quirúrgica del tumor para la erradicación de células tumorales en el tejido mamario y prevención de recurrencias locales. El objetivo principal ha sido combinar la administración local de fármacos, mediante el desarrollo de una matriz de hidrogel inyectable y termosensible, con mecanismos de liberación pH-sensible basados en nanocarriers, capaces de aumentar la eficacia terapéutica y reducir los efectos adversos de las terapias sistémicas convencionales. La novedad en esta tesis doctoral respecto a los sistemas de respuesta dual reportados reside en la transferencia de la pH-sensibilidad de la matriz del hidrogel al nanocarrier incorporado, estableciendo un proceso de síntesis y optimización de las estrategias en cada componente del sistema híbrido de forma paralela, presentando la oportunidad de un diseño más adaptable a cada estrategia y mayor potencial sinérgico, incrementando su actividad anticancerígena. La primera etapa de la investigación estuvo dedicada al estudio de coacervados basados en alginato y gelatina A, buscando la síntesis del nanocarrier pH-sensible. Se analizó de forma detallada la influencia de variables como el pH, la temperatura de síntesis, el pretratamiento térmico de la gelatina y la relación Alginato:Gelatina A. Los resultados demostraron que el estado estructural de la gelatina desempeña un papel fundamental en la formación y estabilidad de los coacervados. El calentamiento favoreció el desenredo parcial de las cadenas de gelatina, permitiendo obtener coacervados más homogéneos y estables, incrementando el número de interacciones electrostáticas. La caracterización mediante dispersión dinámica y estática de luz (zetasizer) y turbidimetría permitió identificar formulaciones con tamaños nanométricos y baja polidispersión. Sin embargo, se observó un fenómeno de histéresis térmica por el cual las propiedades de los coacervados se deterioraban tras varios días a temperatura ambiente, a pesar de poder recuperarse parcialmente mediante ciclos de recalentamiento. Este comportamiento también fue confirmado mediante estudios reológicos, que pusieron de manifiesto la incompatibilidad de estas partículas coacervadas con una matriz que pudiera ser usada como reservorio de principios activos en administración local. Por lo tanto, la siguiente etapa de la tesis estuvo centrada en el desarrollo de otra alternativa para el componente pH-sensible del sistema dual. Para ello se sintetizaron liposomas mediante hidratación de capa fina y extrusión, optimizando tanto las condiciones de preparación como la composición lipídica. Los sistemas obtenidos presentaron tamaños próximos a 100 nm, muy baja polidispersión y una elevada estabilidad por periodos superiores a 3 semanas. Para conferir la pH-sensibilidad, se desarrolló una estrategia basada en el recubrimiento de liposomas con polímeros Eudragit (EU). Más concretamente, el uso de dos formulaciones que presentaban perfiles de liberación con respuesta opuesta al pH se llevó a cabo para expandir el uso de liberaciones de fármaco en sistemas liposomales. Para el primer recubrimiento (EU S100, liberaciones alcalinas) fue necesario modificar previamente la carga superficial de los liposomas mediante estearilamina, permitiendo posteriormente su recubrimiento mediante interacciones electrostáticas, formando agregados micrométricos. Por otro lado, el recubrimiento con EU EPO (liberaciones ácidas) sí presentó sistemas coloidales de tamaños nanométricos. Los estudios de tamaño, potencial zeta y microscopía confirmaron la formación de estructuras recubiertas estables y reproducibles. Una vez seleccionadas las formulaciones más prometedoras, se evaluó la encapsulación y liberación del fármaco antitumoral 5-fluorouracilo (5FU). La eficiencia de encapsulación superó el 90% y los ensayos de liberación demostraron una clara dependencia del pH. Los sistemas recubiertos mostraron una capacidad significativamente mayor para modular la liberación dentro de cada rango de respuesta de la formulación de EU seleccionada, validando la estrategia de respuesta al pH. Adicionalmente, se estudió validación biológica de los sistemas desarrollados. Para ello se realizó una estancia de investigación en la Universidad de Birmingham, donde se adquirió experiencia en cultivos celulares y técnicas de evaluación de actividad terapéutica. En primer lugar, se determinó la sensibilidad al 5FU de fibroblastos sanos HS-5 y de la línea celular de cáncer de mama BT-474. Posteriormente, los estudios de viabilidad celular demostraron que las formulaciones liposomales eran biocompatibles. Adicionalmente, cuando el fármaco era encapsulado, las formulaciones pH-sensibles mostraban un comportamiento dependiente del microambiente celular. Teniendo en cuenta la aplicación en terapias anticancerígenas, los liposomas recubiertos con Eudragit EPO combinaron una elevada internalización celular con una liberación favorecida en condiciones ácidas. Como resultado, se alcanzaron niveles de mortalidad superiores al 95% en células tumorales, manteniendo simultáneamente una elevada viabilidad en fibroblastos sanos, confirmado la compatibilidad con la aplicación. Posteriormente, la investigación se orientó hacia el desarrollo de hidrogeles termosensibles basados en el poloxámero PF-127. Este polímero presenta la capacidad de formar geles al aumentar la temperatura debido a fenómenos de agregación micelar, lo que lo convierte en un candidato atractivo para aplicaciones inyectables. Sin embargo, los hidrogeles obtenidos únicamente con PF-127 mostraban una liberación demasiado rápida del fármaco. Con el fin de reforzar la estructura del hidrogel, se estudió la incorporación de diferentes polisacáridos con diferentes conformaciones estructurales: alginato (lineal), goma gellan (ramificado), goma santana (helicoidal) y levan (coloides auto-ensamblados). Cada uno de ellos mostró interacciones específicas con la red micelar del poloxámero, mejorando su comportamiento reológico, su temperatura de gelificación y su estabilidad estructural. Los ensayos reológicos demostraron que la incorporación de polisacáridos permitía mantener la transición sol-gel a temperaturas compatibles con la aplicación biomédica, mientras que aumentaba su elasticidad y resistencia. En estudios de liberación de fármaco, los hidrogeles con polisacáridos incorporados eliminaron prácticamente la liberación rápida inicial observada en el poloxámero puro, y prolongaron la liberación del fármaco más de cuatro veces respecto al sistema original. Estos resultados confirmaron que la incorporación de polisacáridos reducía la porosidad efectiva de la red y dificultaba tanto la difusión del medio como la degradación de la estructura, soportados por tasas de degradación y constantes cinéticas obtenidas por el ajuste a un modelo matemático. Una vez optimizados ambos componentes por separado, los liposomas pH-sensibles fueron incorporados a la matriz del hidrogel termosensible para generar la plataforma híbrida de respuesta dual. Los estudios reológicos confirmaron que la presencia de los liposomas no alteraba la capacidad de agregación micelar del poloxámero. Adicionalmente, su combinación permitió conservar el comportamiento dual del sistema. Los hidrogeles mostraron una elevada biocompatibilidad y mantuvieron la capacidad de liberar selectivamente el fármaco hacia entornos tumorales. Aunque la liberación fue más lenta debido a la resistencia difusional impuesta por la matriz polimérica, la actividad terapéutica siguió siendo eficiente. Finalmente, la formulación híbrida fue evaluada en esferoides tridimensionales de cáncer de mama, un modelo más representativo del entorno tumoral real. Los resultados demostraron una capacidad superior para desintegrar la estructura de los esferoides y reducir la viabilidad celular respecto al fármaco libre. En conjunto, los resultados obtenidos validan una estrategia basada en la combinación de un hidrogel termosensible inyectable y liposomas pH-sensibles como plataforma para el tratamiento localizado del cáncer de mama post-quirúrgico. El sistema desarrollado permitió aprovechar simultáneamente la administración local, la liberación sostenida y el direccionamiento hacia el microambiente tumoral, constituyendo una alternativa prometedora para futuras aplicaciones en terapia postquirúrgica.; [EN] Nowadays, the procedure for an early stage non-metastatic diagnosed breast cancer is the breast-conserving therapy, consisting of tumour resection therapy by lumpectomy followed by breast irradiation to prevent local recurrences. Despite late advances, the radiotherapy off-targeting toxicity, as well as the alternative chemotherapies based on drug delivery systems systemically administered present major drawbacks. The poor therapeutic efficiency, resulting from limited drug accumulation at tumour site, together with systemic toxicity, constitute the main limitations of systemic administration. Since residual tumour cells responsible for recurrence are predominantly located within the surgical bed, the development of local therapies targeting these cells can help overcome the current limitations associated with tumour relapse. Therefore, this doctoral thesis addresses this challenge through the design and development of a dual stimuli-responsive local drug delivery platform for post-surgical therapy which presents combined thermo-sensitivity by an injectable hydrogel matrix, and pH-sensitivity by an engineered nanocarrier. These responses exploit two basic features that can be found in the surgical bed: Physiological temperature to induce gelation after injection, providing a locally administered strong drug depot, and the acidic tumour microenvironment, providing a reproducible targeting strategy. The final drug delivery system is based on a PF-127 hydrogel network incorporating Eudragit® EPO coated liposomes encapsulating the anticancer drug 5-fluorouracil (5-FU) as a model chemotherapeutic agent. However, the first approach consisted of developing alginate-gelatin A coacervates for pH-responsive strategy. Their synthesis optimization was accomplished by the study of process variables, including temperature and pH, obtaining nano sized coacervates systems of 500-750 nm with low polidispersity index (PDI <0.25). Nonetheless, their dependence on temperature and pH resulted in instability under physiological conditions, preventing their use for the intended application. Consequently, new pH-responsive approaches were explored. In this case, liposomes were selected due to their current use in clinic, showing their high biocompatibility, efficiency, and versatility as vesicles resembling cellular membranes. Conventional liposomes were successfully synthesized and optimized via sonication and extrusion, obtaining a stable small unilamellar vesicle system (85 nm) with narrow size distribution (PDI < 0.1) for a 3-week period, able to encapsulate more than 90% of loaded 5-FU. Nevertheless, they exhibited fast drug release (under 8h) with no pH-response, evidencing a non-specific mechanism. Therefore, strategies to introduce pH-responsive release were investigated. In order to preserve the liposomes stability at physiological conditions, a surface modification rather than the conventional method of composition alteration was preferred. Regarding this, an innovative coating procedure with Eudragit® family of polymers offered a promising alternative. Moreover, the broad range of Eudragit® formulations, providing opposite pH-responsive behaviours depending on the intended application, enabled the optimization of the coating process to obtain a versatile liposomal platform. Accordingly, two oppositely pH-responsive coatings (Eudragit® S100 and EPO) were implemented to evaluate drug release under contrasting conditions, thereby expanding the potential applicability of stable liposomes at physiological conditions for enhancing cancer therapy through different administration routes. Eudragit® S100 (EU S100, designed for alkaline releases) coating procedure provided liposomal micron scale aggregates due to its high molecular weight and behaviour in aqueous solution. Meanwhile, Eudragit® EPO (EU EPO, designed for acidic releases) showed stable liposomal systems slightly larger (114 nm) but still monodisperse (PDI <0.15), presenting a promising formulation for the thesis objective. Moreover, both coatings showed higher encapsulation efficiencies than the conventional liposomes, and their releases were delayed until 24 h, preventing up to 50% of drug release in insoluble pH ranges for each coating. Mathematical modelling supported that insoluble coatings introduced a change in release mechanism, whilst supporting diffusion as the predominant one in Higuchi and first order fittings. This presented potential applications for alkaline delivery in colon or intestine from oral formulations (EU S100), and more importantly, acidic tumour microenvironment targeting (EU EPO). In fact, cell viability studies showed biocompatibility of all developed liposomal formulations. The pH-response of both coatings was validated through MTT assays in healthy fibroblast (HS-5) and breast cancer (BT-474) cell lines. Specifically, EU EPO coated liposomes enhanced cytotoxicity over 30% more than the rest of formulations in breast cancer cells after 72h, preserving fibroblasts viability. Therefore, tumour targeting was confirmed by in vitro studies. In parallel, a thermo-responsive injectable PF-127 hydrogel platform was developed for the local drug delivery reservoir. Comprehensive rheological analyses were used to characterize the thermo-response and evaluate the gelation completion temperature, the viscoelasticity and viscosity of the system, and ultimately, the suitability for injection and sustained release. Since PF-127 hydrogel showed fast degradation, different polysaccharides were implemented in the hydrogel network and the effect of their concentrations as well as their structural conformations was studied. Implemented polysaccharides matrices presented improved rheological properties (G’ from 8 to 11-18 kPa) and more resistance against flow (viscosities from 4.1 to 6.1-7.1 Pa·s), establishing final optimal formulations for local administration. These formulations provided a more prolonged 5-FU release, reaching up to four times (450 min) the release time that PF-127 hydrogel exhibited (90 min). Moreover, mathematical modelling confirmed that the polysaccharides implementation caused an additional diffusional resistance based on their concentration and structural complexity, decreasing the degradation rate and resisting water permeation through the matrix. The final hybrid dual-responsive platform was synthesized by incorporating the pH-responsive Eudragit® EPO coated liposomes into the thermo-responsive injectable PF-127 hydrogel matrix. Characterization techniques showed the successful liposomal incorporation into the hydrogel matrix via scanning electron microscopy, as well as improved viscoelastic properties (G’ of 15 kPa, and viscosity of 6.8 Pa·s) of the system via rheology. Moreover, the pH-responsiveness was preserved, as demonstrated by drug release studies. In fact, hydrogel incorporation introduced an additional diffusion barrier, leading to a sustained 5-FU release for up to 48h, where up to 50% of drug release was prevented for coating insolubility range. This insolubility proved once again a change of release mechanism in one and two-stage models fitting, whilst the hydrogel matrix delayed release was supported by lower kinetic constants. Finally, biological validation of the dual-responsive system was performed in 2D cell cultures and 3D breast tumour spheroids, for a better prediction of its in vivo behaviour. 2D cell assays replicated the results shown in liposomal systems, with the only exception that tumour cell mortality was slightly reduced (from 5% cell viability to 15% in 3 days) for the dual-responsive formulation, which was attributed to the delayed 5-FU release. However, the tumour targeting capacity was preserved. This was further supported by the results obtained in 3D tumour spheroids assays, where the dual-responsive hydrogel targeted successfully cancer cells promoting its therapeutic efficiency, showing disaggregated and disintegrated spheroids compared to off-targeting drug solution (from 40% cell viability in 5-FU solution to 28% in dual-responsive hydrogel after 3 days). Overall, this thesis presents an engineered dual-responsive local drug delivery platform for post-surgical breast cancer treatment. The innovative strategy of combining two separately optimized stimuli-responses for local administration and tumour targeting presented improvements regarding the current therapies: High therapeutic efficiency, and decreased systemic toxicity.

Desarrollo de estrategias analíticas para la determinación de nucleósidos y nucleobases metilados en orina mediante espectrometría de masas: correlación con biomarcadores exógenos

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

[ES] La monitorización de modificaciones epigenéticas en el ARN a través de la cuantificación de nucleósidos y nucleobases metilados en fluidos biológicos representa un área esencial de la investigación biomédica actual. Estos compuestos actúan como biomarcadores endógenos que reflejan el estado fisiopatológico del organismo. Sin embargo, su análisis en orina humana supone un reto analítico considerable debido a la complejidad de la matriz, la baja concentración de los analitos y la presencia de isómeros estructurales. En este trabajo, se presenta el desarrollo y validación de diversas metodologías analíticas basadas en espectrometría de masas en tándem (MS/MS) diseñadas para mejorar la sensibilidad y la capacidad de procesamiento de muestras en el estudio de estos biomarcadores. Para abordar estos retos, inicialmente se implementó una plataforma avanzada que combina la microextracción en fase sólida miniaturizada en formato tip-on-tip (TOT-µSPE) con la cromatografía de interacción hidrofílica (HILIC-MS/MS). Esta estrategia permitió una limpieza exhaustiva de la matriz y la separación eficiente de diez nucleósidos y cinco nucleobases metilados. Complementariamente, con el fin de aumentar el rendimiento analítico para estudios a gran escala, se desarrolló un método de cribado rápido mediante inyección en flujo (FIA-MS/MS). Esta aproximación no separativa logró reducir los tiempos de análisis, permitiendo procesar hasta 24 muestras por hora, lo que supone una mejora de diez veces en la productividad respecto a los métodos cromatográficos convencionales. La utilidad clínica y ambiental de estas herramientas se evaluó mediante un estudio poblacional en 61 voluntarios, donde se exploró la relación entre estos marcadores de metilación endógena y la exposición a contaminantes ambientales, específicamente mediante la cuantificación de metabolitos de hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs). Los resultados obtenidos tras la validación —con recuperaciones entre el 85% y el 120%— revelaron correlaciones significativas entre la exposición exógena y la alteración de los niveles de nucleósidos metilados. Estos hallazgos sugieren que factores externos como la contaminación pueden influir en la dinámica epigenética a través de mecanismos de estrés oxidativo. En conjunto, esta investigación proporciona una plataforma robusta y versátil para la detección precoz de enfermedades y el avance hacia una medicina personalizada basada en la monitorización mediante toma de muestra no invasiva de biomarcadores.

Topological and Non-topological solitons in U(1) invariant field theories

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

[EN] In this thesis, field theory models invariant under transformations of the U(1) symmetry group are analysed. In these models, both topological and non-topological solitonic solutions of the field equations arise. The first part of the thesis presents the main mathematical aspects required for the study of these solutions, focusing on topological solitons of the kink type and non-topological solitons of the Q-ball type. Additionally, other solutions of the field equations are examined, such as stationary, oscillatory, and dissipative configurations, which correspond to so-called oscillons. The second part of the thesis presents the original results obtained in the articles that compose it. In particular, a geometric framework is introduced that allows for a unified description of Q-kink and Q-ball type solutions. Furthermore, the complex dynamics of non-topological solitons are analysed, including processes of Noether charge exchange in systems composed of Q-ball/anti-Q-ball pairs, which can be interpreted as excited oscillons. Finally, the dynamics of collisions between Q-ball/anti-Q-ball solutions are investigated, revealing the emergence of chaotic behaviour, especially in models with potentials featuring a false vacuum, where the formation of intermediate bubbles enhances the sensitivity to initial conditions.; [ES] En esta memoria se analizan modelos de teorías de campos invariantes bajo transformaciones del grupo de simetría U(1), en los cuales presentan soluciones solitónicas topológicas y no topológicas de las ecuaciones de campo. En la primera parte de las tesis se introducen los principales aspectos matemátuicos necesarios para el estudio de estas soluciones, centrándose en los solitones topológicos tipo kink y en los solitones no topológicos tipo Q-ball. Asimismo, se estudian otras soluciones de las ecuaciones de campo, tales como configuraciones estacionarias, oscilantes y disipativas, que corresponden a los llamados oscilones. La segunda parte de la tesis recoge los resultados originales obtenidos en los artículos que la componen. En particular, se introduce un marco geométrico que permite unificar la descripción de soluciones tipo Q-kink y Q-ball. Además, se analiza la compleja dinámica de los solitones no topológicos, incluyendo procesos de intercambio de carga de Noether en sistemas formados por pares Q-ball-Anti-Q-ball, los cuales pueden interpretarse como oscilones excitados. Finalmente, se estudia la dinámica de colisiones entre soluciones Q-ball-Anti-Q_ball, mostrando la aparición de comportamientos caóticos, especialmente en modelos con potenciales que presentan falso vacío, donde la formación de burbujas intermedias incrementa la sensibilidad a las condiciones iniciales.

Rgf3 como nuevo regulador de la expansión de la envuelta nuclear durante la mitosis de Schizosaccharomyces pombe

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

[ES]La expansión de la envuelta nuclear durante la anafase es un proceso crítico para mantener la integridad genómica, especialmente en organismos con mitosis cerrada como la levadura de fisión Schizosaccharomyces pombe. En este modelo, el aumento de membrana nuclear es imprescindible para permitir la elongación del huso mitótico y garantizar la correcta segregación cromosómica dentro de un único compartimento nuclear. El fallo de este mecanismo provoca defectos mitóticos severos, incluyendo el fenotipo cut, en el que el material genético es seccionado por la maquinaria citoquinética. En esta tesis demostramos que Rgf3, un GEF específico de la GTPasa Rho1 y esencial para la citoquinesis, también coordina la expansión nuclear. Identificamos que su extremo Nterminal intrínsecamente desordenado es vital para la completa activación de Rho1. Su eliminación (rgf3-ΔN2) reduce esta actividad a un nivel que, aunque permite la síntesis del septo, es insuficiente para sostener el crecimiento de la membrana nuclear, provocando el arqueamiento del huso y errores en la segregación. Desde el punto de vista mecanístico, nuestros resultados sugieren que la baja actividad de Rho1 en este mutante altera la localización y función de Pcy1, enzima clave de la rama CDP-colina de la ruta Kennedy, responsable de sintetizar fosfatidilcolina. Como consecuencia, disminuyen los niveles de este fosfolípido, el más abundante de las membranas celulares, lo que limita la disponibilidad de nueva membrana necesaria para la expansión nuclear. Además, caracterizamos la regulación del extremo N-terminal de Rgf3, que actúa como una plataforma de integración de señales. Esta región se fosforila por las quinasas Orb6 y Cdc2 durante la separación de las células hijas y la fase G2, y se desfosforila por Clp1 en un proceso regulado por la ruta SIN. Nuestros resultados demuestran que la fosforilación por Orb6 de esta región es esencial para la correcta expansión de la envuelta nuclear, ya que su eliminación mimetiza los defectos observados en el mutante rgf3-ΔN2. En conjunto, este trabajo establece que Rgf3 actúa como un nexo entre la señalización del ciclo celular y la biosíntesis de fosfolípidos, asegurando la expansión de la envuelta nuclear y contribuyendo al mantenimiento de la estabilidad genómica.; [EN]Nuclear envelope expansion during anaphase is a critical process for maintaining genomic integrity, particularly in organisms with closed mitosis such as the fission yeast Schizosaccharomyces pombe. In this model, nuclear membrane growth is essential to accommodate mitotic spindle elongation and ensure proper chromosome segregation within a single nuclear compartment. Failure of this process leads to severe mitotic defects, including the cut phenotype, in which genetic material is severed by the cytokinetic machinery. In this thesis, we demonstrate that Rgf3, a Rho1-specific GEF essential for cytokinesis, also coordinates nuclear expansion. We identified its intrinsically disordered N-terminal region as crucial for full Rho1 activation. Deletion of this region (rgf3-ΔN2) reduces Rho1 activity to a level that supports septum synthesis but is insufficient to sustain nuclear membrane growth, resulting in spindle buckling and segregation errors. Mechanistically, our findings indicate that the reduced Rho1 activity in this mutant disrupts the localization and function of Pcy1, a key enzyme in the CDP-choline branch of the Kennedy pathway responsible for phosphatidylcholine synthesis. Consequently, levels of this phospholipid, the most abundant in cellular membranes, decline, limiting the availability of new membrane required for nuclear expansion. Furthermore, we characterized the regulation of the Rgf3 N-terminus, which functions as a hub for signal integration. This region is phosphorylated by Orb6 and Cdc2 kinases during daughter cell separation and the G2 phase, and dephosphorylated by Clp1 in a process regulated by the SIN pathway. Our results show that Orb6-mediated phosphorylation of this region is essential for proper nuclear envelope expansion, as its disruption phenocopies the defects observed in the rgf3-ΔN2 mutant. Collectively, this work establishes that Rgf3 serves as a nexus between cell cycle signaling and phospholipid biosynthesis, ensuring nuclear envelope expansion and contributing to the maintenance of genomic stability.

Dynamic modeling of packed-bed thermal energy storage systems for renewable energies applications

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

[ES]La rápida expansión de las energías renovables, especialmente la eólica y la solar, ha transformado los sistemas eléctricos modernos, pero también ha introducido desafíos asociados a la intermitencia, la variabilidad y la estabilidad de la red. A medida que aumenta la penetración de generación renovable, el desarrollo de tecnologías de almacenamiento de energía a gran escala se vuelve esencial para garantizar la fiabilidad y resiliencia del sistema eléctrico. El almacenamiento energético permite equilibrar la oferta y la demanda, reducir picos de carga, desplazar energía en el tiempo y minimizar el vertido de generación renovable. En este contexto, el almacenamiento de energía térmica (TES) emerge como una solución prometedora para aplicaciones de media y larga duración debido a su escalabilidad, larga vida útil y bajo coste potencial. Entre las distintas tecnologías de TES, los sistemas de almacenamiento térmico de lecho empacado (packed-bed) destacan por su simplicidad estructural, robustez mecánica y flexibilidad en cuanto a temperaturas de operación y materiales de almacenamiento. Estos sistemas almacenan energía mediante el intercambio de calor entre un fluido de transferencia térmica y un medio sólido poroso que actúa como reservorio térmico. Gracias a estas características, pueden integrarse en diversos sistemas de conversión y almacenamiento energético, como plantas solares de concentración (CSP), sistemas de almacenamiento mediante compresión adiabática de aire (ACAES) y sistemas de almacenamiento térmico por bombeo (PTES). Esta tesis doctoral investiga los sistemas de almacenamiento térmico de lecho empacado y su aplicación a tecnologías de almacenamiento de energía a gran escala, con especial énfasis en los conceptos ACAES y PTES. El trabajo combina modelado físico, simulación dinámica y optimización tecnoeconómica para evaluar el rendimiento, la eficiencia y la viabilidad económica de estos sistemas bajo condiciones operativas realistas. Una parte significativa del estudio se centra en el modelado de los sistemas de almacenamiento térmico de lecho empacado, analizando los principales mecanismos de transferencia de calor, como el intercambio convectivo entre fluido y sólido, la conducción térmica, las pérdidas térmicas y los efectos de caída de presión. Se desarrollan modelos con distintos niveles de complejidad, desde formulaciones simplificadas para estudios a nivel de sistema hasta modelos más detallados que consideran no equilibrio térmico local y propiedades dependientes de la temperatura. Asimismo, se analizan materiales de almacenamiento basados tanto en calor sensible como en calor latente, y los modelos se validan mediante comparación con datos experimentales disponibles en la literatura. La siguiente contribución central de la tesis es el análisis de sistemas de almacenamiento de energía mediante compresión adiabática de aire acoplados con almacenamiento térmico de lecho empacado. A diferencia de los sistemas CAES convencionales, que rechazan el calor generado durante la compresión, los sistemas ACAES almacenan este calor para reutilizarlo durante la expansión, lo que permite mejorar la eficiencia del ciclo. En este trabajo se analiza una configuración de planta con compresión y expansión en dos etapas y unidades de almacenamiento térmico de lecho empacado que emplean materiales de calor sensible o latente. Se desarrolla un modelo termodinámico dinámico de la planta y se realiza una optimización termo-económica multiobjetivo mediante el algoritmo genético NSGA-II para minimizar simultáneamente el coste nivelado del almacenamiento (LCoS) y la inversión total (CAPEX). Los resultados indican que pueden alcanzarse valores de LCoS cercanos a 80 €/MWh para una planta con aproximadamente 600 MWh de capacidad de almacenamiento y 200 MW de potencia nominal. En el contexto actual del precio variable de la electricidad en España (2025), se concluye que una planta de este tipo, con una inversión inicial de 115 millones de € puede amortizarse en un período de 9 a 15 años. Finalmente, la tesis analiza la aplicación del almacenamiento térmico de lecho empacado en sistemas de almacenamiento térmico por bombeo (PTES), una tecnología emergente que almacena electricidad en forma de energía térmica mediante un ciclo termodinámico reversible. Durante la carga, la electricidad impulsa una bomba de calor que transfiere calor desde un reservorio frío hacia un almacenamiento térmico caliente; durante la descarga, el sistema opera como un motor térmico que convierte nuevamente la energía térmica en electricidad. El análisis, basado en un ciclo Brayton dentro del marco de la termodinámica de tiempo finito, identifica regiones de operación viables y predice eficiencias de ciclo completo cercanas o superiores a 0,4 bajo condiciones favorables. En conjunto, los resultados demuestran que los sistemas de almacenamiento térmico de lecho empacado constituyen una solución robusta y versátil para aplicaciones de almacenamiento energético a gran escala. Su integración en sistemas ACAES y PTES permite alcanzar eficiencias competitivas y elevada flexibilidad operativa utilizando materiales abundantes y sin restricciones geográficas significativas, contribuyendo así al desarrollo de sistemas energéticos con alta penetración de energías renovables.

Covid-19 en el servicio de salud de Castilla y León (España) desde la perspectiva multivariante

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

[ES]La pandemia de COVID-19 supuso un desafío sin precedentes para los sistemas sanitarios, no solo desde el punto de vista asistencial, sino también en términos de salud laboral y prevención de riesgos profesionales. Los trabajadores sanitarios y no sanitarios estuvieron expuestos de manera heterogénea al riesgo de infección por SARS-CoV-2, condicionada por factores organizativos, profesionales, territoriales, temporales y diagnósticos. El objetivo de esta tesis doctoral es analizar y describir los patrones multivariantes de exposición ocupacional y positividad frente al SARS-CoV-2 en los trabajadores del Servicio de Salud de Castilla y León (SACYL, España), durante el periodo comprendido entre marzo de 2020 y marzo de 2022, mediante un enfoque multivariante de carácter exploratorio. El estudio se basa en una base de datos administrativa de gran escala, compuesta por más de 300.000 pruebas diagnósticas realizadas a personal sanitario y no sanitario, caracterizada por una estructura de alta dimensionalidad y por la predominancia de variables categóricas. Dada la naturaleza de los datos y la ausencia de una variable respuesta predefinida, se seleccionó el Análisis de Correspondencias Múltiples (ACM) estimado mediante Escalamiento Óptimo (HOMALS) como herramienta principal de análisis. Esta metodología permite explorar de forma conjunta las asociaciones entre variables categóricas sin imponer supuestos paramétricos, manteniendo al mismo tiempo la viabilidad computacional en bases de datos de gran tamaño. A partir de las coordenadas factoriales obtenidas mediante el ACM, se aplicaron técnicas de agrupamiento jerárquico y no jerárquico (método de Ward y algoritmo K-means), con el objetivo de sintetizar el espacio multivariante en perfiles interpretables de exposición ocupacional y positividad. El análisis se realizó tanto de forma global como estratificada por ámbito organizativo, con el fin de evitar la agregación de poblaciones heterogéneas y mejorar la interpretabilidad de los resultados. Asimismo, se comparó el análisis conjunto de pruebas positivas y negativas con el análisis restringido a pruebas con resultado positivo, permitiendo identificar estructuras más estrechamente relacionadas con los patrones epidemiológicamente relevantes. Los resultados evidencian la existencia de estructuras multivariantes diferenciadas de exposición y positividad asociadas al contexto organizativo, la categoría profesional, la distribución territorial, la estrategia diagnóstica y la evolución temporal de la pandemia. De manera destacada, los patrones identificados no se limitan al personal asistencial, poniendo de manifiesto la relevancia de los colectivos no sanitarios en la dinámica de la exposición ocupacional. Desde una perspectiva metodológica, esta tesis demuestra la idoneidad de la combinación del Análisis de Correspondencias Múltiples y las técnicas de agrupamiento como marco exploratorio para el análisis de grandes bases de datos categóricos en sistemas sanitarios complejos. Los resultados obtenidos aportan evidencia útil para la vigilancia en salud laboral y para el diseño de estrategias preventivas adaptadas en contextos de emergencia sanitaria.

Abstract null hypersurfaces and characteristic initial value problems in general relativity

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

[EN]This thesis is framed within the field of Mathematical Relativity and is organized into six chapters. After an introduction to the topic in Chapter 1, Chapter 2 reviews and further develops the formalism of hypersurface data, which provides the unifying framework for the entire thesis. In Chapter 3 we study the characteristic Cauchy problem from a fully detached perspective. Chapter 4 is devoted to the Killing initial data problem, also analyzed within this detached framework. In Chapter 5 we investigate the transverse (or asymptotic) expansion of the metric at a general null hypersurface. Finally, Chapter 6 addresses the geometry of conformal null infinity. The hypersurface data formalism allows one to describe hypersurfaces of arbitrary causal character without the need of being embedded in any ambient manifold. This detached viewpoint is particularly well-suited for the formulation of initial value problems in General Relativity, as it allows the study of the initial data without a priori reference to the spacetime to be constructed. Within this framework, Chapter 3 provides a geometrization of the characteristic Cauchy problem via the notion of double null data, while Chapter 4 develops a general treatment of Killing and homothetic initial data on hypersurfaces of any causal character, with particular emphasis on null and characteristic settings. When only a single null hypersurface is available, establishing existence and uniqueness of solutions to the Einstein equations becomes a subtle problem. This issue is analyzed in detail in Chapter 5, where general identities governing the transverse expansion of the metric at null hypersurfaces are derived and applied, in particular, to the study of Killing horizons. Finally, Chapter 6 considers the case in which the null hypersurface represents conformal null infinity. In this setting, we analyze the conformal Einstein equations in arbitrary dimension and characterize the free data at null infinity. We also find a conformal completion of the Fefferman–Graham ambient metric and analyze its asymptotic properties.

Levaduras no-Saccharomyces como nuevas fuentes de manoproteínas de uso enológico: estudio de su potencial aplicación para estabilizar el color y modular la astringencia de vinos tintos

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

[ES]En los últimos años, el cambio climático está teniendo un impacto cada vez más evidente en la vitivinicultura, conduciendo a un desfase creciente entre la madurez fenólica y la madurez tecnológica de la uva, lo que puede conllevar la producción de vinos con colores pobres o inestables y/o con una astringencia desequilibrada. En vista de ello, se han propuesto varias soluciones vitícolas y enológicas para adaptar la industria enológica a este nuevo escenario climático. Entre ellas, esta Tesis Doctoral propone el uso de manoproteínas (MPs) como una posible herramienta destinada a estabilizar el color y modular la astringencia. Puesto que las propiedades tecno-funcionales de las MPs parecen estar altamente condicionadas por sus características composicionales y estructurales, establecer relaciones entre ambos aspectos parece fundamental para lograr un uso eficaz de las MPs en enología. Por otro lado, la mayoría de los estudios disponibles se centran en evaluar el uso de MPs procedentes de Saccharomyces cerevisiae, existiendo pocos estudios que investiguen los efectos en los vinos de MPs procedentes de otras especies de levadura. Por esta razón, el objetivo principal de esta Tesis Doctoral es evaluar el potencial de las levaduras no-Saccharomyces como nuevas fuentes de MPs de interés enológico, a través del estudio de la adición de MPs procedentes de diferentes especies de levaduras como una potencial herramienta enológica para modular desequilibrios de astringencia y estabilizar el color de vinos tintos. Para ello, en esta Tesis Doctoral se evaluó el impacto de extractos de MP obtenidos por sonicación de S. cerevisiae, Lachancea thermotolerans, Metschnikowia pulcherrima y Torulaspora delbrueckii en la composición de pigmentos y el color de un vino tinto. Los resultados mostraron que los extractos obtenidos de L. thermotolerans, M. pulcherrima y T. delbrueckii podrían favorecer la estabilidad coloidal de los pigmentos. Además, la adición del extracto obtenido de T. delbrueckii podría influir en la formación de pigmentos derivados de antociano, actuando así sobre la estabilidad química del medio. Estas observaciones fueron el punto de partida para un estudio más amplio sobre el efecto de la adición de extractos de MP obtenidos de S. cerevisiae, L. thermotolerans, M. pulcherrima, Pichia kluyveri y T. delbrueckii en la evolución de la composición de antocianos y vitisinas en medio modelo. Los resultados obtenidos en este estudio apuntan a que los extractos de MP influenciaron la evolución de los pigmentos de forma diferente, llevando, en algunos casos, a la modificación de la evolución de los parámetros colorimétricos. Además, se observó una posible reacción de copigmentación al adicionar los extractos obtenidos por autolisis de S. cerevisiae, M. pulcherrima y T. delbrueckii, lo que podría asociarse a la presencia de ácidos nucleicos en estos extractos. Puesto que los extractos de MP obtenidos de T. delbrueckii presentaron un importante efecto sobre la composición de pigmentos, lo que sugería que estos extractos podrían tener una alta afinidad por los compuestos fenólicos, también se evaluó el potencial uso enológico de MPs derivadas de esta levadura para la modulación de la astringencia. Para ello, en primer lugar, se analizaron las interacciones entre tres extractos de MP de T. delbrueckii y un extracto soluble de flavanoles de semilla de uva mediante microcalorimetría de titulación isotérmica (ITC) y HPLC-MS. Los resultados obtenidos mostraron que los extractos de MP de T. delbrueckii eran capaces de interaccionar con flavanoles. En vista de esto, se adicionaron los tres extractos de MP de T. delbrueckii a un vino tinto, evaluando su influencia sobre la composición fenólica, el color y la astringencia. Los extractos obtenidos de T. delbrueckii por autolisis e hidrólisis enzimática disminuyeron la astringencia del vino, aunque tuvieron diferentes efectos sobre el color, puesto que el primero dio lugar a una pérdida de color, mientras que el segundo no produjo un efecto sustancial. Finalmente, se realizó una caracterización detallada de los extractos de MP obtenidos de S. cerevisiae, L. thermotolerans, M. pulcherrima, P. kluyveri y T. delbrueckii. Para ello, se determinó la composición en monosacáridos por GC-FID, la composición de enlaces glicosídicos por GC-MS, la carga neta por PCD y la distribución de peso molecular absoluto, así como los parámetros moleculares estáticos y dinámicos, por HRSEC-MALLS-QELS-UV-RID. Los resultados obtenidos en este trabajo mostraban la gran influencia de la especie de levadura y el método de extracción aplicado sobre las características estructurales de las MPs. En conjunto, los resultados obtenidos en esta Tesis muestran que las propiedades funcionales de las MPs están altamente condicionadas por sus características, las cuales son dependientes de la levadura de origen y el método de extracción. Además, las levaduras no-Saccharomyces han demostrado potencial como nuevas fuentes de MPs con interés enológico, pudiendo proveer a la industria enológica con MPs que presentan características diferenciales de las tradicionalmente obtenidas de S. cerevisiae. Así, las MPs derivadas de estas levaduras han demostrado capacidad para modular la composición fenólica del vino tinto, el color y la astringencia, por lo que podrían constituir una herramienta útil para paliar algunos de los impactos negativos del cambio climático en enología.

Aplicaciones de los espacios de wavelets a la resolución numérica de ecuaciones de difusión no local

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

[ES] La discretización de ecuaciones diferenciales e integrales mediante bases de wavelets constituye una línea de investigación con gran potencial en el análisis numérico. Las técnicas basadas en análisis multirresolución permiten desarrollar métodos eficientes y estables, especialmente adecuados para la aproximación de funciones que presentan estructuras complejas o variaciones significativas a distintas escalas. Las wavelets ofrecen representaciones jerárquicas con distintos niveles de resolución y permiten controlar tanto la localización espacial como la regularidad de la aproximación. De forma paralela, en las últimas décadas ha aumentado el interés por los modelos matemáticos basados en operadores no locales. Estas formulaciones resultan especialmente adecuadas para describir fenómenos en los que la interacción entre regiones alejadas del dominio desempeña un papel esencial y no puede representarse adecuadamente mediante operadores diferenciales clásicos. La difusión no local aparece en numerosos contextos científicos y aplicados, como la epidemiología, la ecología, el análisis de materiales, el procesamiento de imágenes o la propagación de incendios forestales. El objetivo principal de esta tesis es estudiar, desarrollar e implementar esquemas numéricos basados en wavelets para la aproximación de operadores de difusión no local. El trabajo aborda tanto aspectos teóricos como computacionales con el fin de construir discretizaciones eficientes en el marco del método variacional de Galerkin. En particular, se desarrollan herramientas para la construcción de bases wavelet adecuadas, el diseño de algoritmos numéricos eficientes y la aplicación de la metodología propuesta a modelos de interés práctico. Uno de los aspectos centrales del trabajo es el estudio de la discretización de operadores integrales no locales. Aunque estos operadores conducen de forma natural a matrices densas, su representación en bases wavelet presenta propiedades de compresibilidad que permiten obtener matrices con decaimiento rápido de los coeficientes fuera de la diagonal. Esta característica permite reducir significativamente los costes de almacenamiento y computación. La tesis también aborda diversos aspectos computacionales necesarios para la implementación práctica de estos métodos. Entre ellos se incluyen el desarrollo de reglas de cuadratura para la evaluación de integrales, algoritmos eficientes para el cálculo del producto matriz–vector asociados a operadores compresibles y técnicas de aproximación para el tratamiento de términos no lineales. Asimismo, se estudian estrategias de precondicionamiento para mejorar el comportamiento de los métodos iterativos utilizados en la resolución de los sistemas lineales resultantes. Finalmente, la metodología desarrollada se aplica al estudio de distintos modelos de difusión no local. En particular, se consideran problemas de referencia que permiten analizar la estructura de los operadores discretizados, así como aplicaciones en modelos epidemiológicos de propagación espacial de virus y en modelos de propagación de incendios forestales que incluyen términos de radiación no local.

Voluntariado, ideología y Estado: un análisis del papel de las creencias políticas en la acción voluntaria, su relación con el tercer sector y la concepción del Estado del bienestar en la prestación de servicios

Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT

[ES] La presente tesis doctoral analiza la relación entre la ideología política de las personas voluntarias en España, el tipo de voluntariado que realizan y su concepción del papel del Estado en el tercer sector de acción social. Partiendo de la idea de que el voluntariado constituye una forma de participación social con implicaciones políticas, la investigación explora hasta qué punto las creencias ideológicas influyen en la elección del ámbito de actuación, en el carácter asistencialista o transformador de la acción voluntaria y en la valoración de la autonomía y la financiación pública de las organizaciones. El estudio se enmarca en el debate sobre la reconfiguración del Estado del bienestar y el papel creciente del tercer sector en la provisión de servicios sociales. A través de una encuesta online dirigida a personas voluntarias en España, se recogen datos sobre ideología, interés por la política, tipo de voluntariado, orientación organizativa y percepción del papel del Estado. La metodología empleada se basa en técnicas de estadística multivariante, especialmente análisis factorial y biplots, que permiten identificar dimensiones subyacentes y representar gráficamente las relaciones entre las variables analizadas. Los resultados muestran que el voluntariado no es una práctica ideológicamente neutra, sino un espacio atravesado por valores políticos y concepciones diferenciadas sobre la responsabilidad social. La tesis contribuye a visibilizar la dimensión política del voluntariado y aporta una aproximación empírica innovadora mediante el uso de técnicas multivariantes aplicadas al estudio del tercer sector en España

Artificial intelligence applied to high harmonic generation driven by structured laser pulses

Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT

[EN] In this thesis we present fundamental research at the intersection of High Harmonic Generation (HHG) and Artificial Intelligence (AI), demonstrating the potential of combining both fields to model and understand ultrafast physical phenomena. Throughout this work, the major result was to accurately and efficiently describe both the microscopic quantum dynamics and the macroscopic propagation effects of HHG within the development of an AI-based model trained with exact results from the Three-Dimensional Time-Dependent Schrödinger Equation (3D-TDSE). This approach drastically reduces computational costs (from months to hours or even minutes) while retaining the quantum-level precision, that enables us further exploration of the HHG process. This hybrid AI-3D-TDSE model is capable of predicting the atomic dipole acceleration as a function of the amplitude and phase of the driving laser field. Beyond its simplicity, once trained, the neural network effectively replaces the 3D-TDSE at every point of the generating medium. Afterwards, the HHG emissions can be propagated to the far field through the integral solution of Maxwell’s equations. The model has been successfully validated in theoretical and experimental contexts. It was first employed to simulate and analyze HHG driven by structured laser beams of vortices with different Orbital Angular Momentum (OAM), accurately reproducing the spatial intensity distributions, OAM spectra, and temporal emission profiles of synthesized attosecond pulses. Moreover, it has been used as theoretical backup of experiments generating HHG with Hermite-Gauss (HG) driving beams, where the harmonic propagation give rise to an interference pattern between the different lobes of the HHG beams formed in the near field. Subsequently, the model was extended to mixed gaseous media, revealing a regime of coherent interference between species that acts as a natural spectral filter. These results highlight the potential of the developed framework for control the HHG emission, along with the attosecond pulse characteristics. The results presented here show that integrating AI into strong-field physics not only accelerates computation but defines other paths to follow in the standard simulation methodologies. Although this model is not general, it is perfectly suited to compute macroscopic HHG driven by structured laser pulses. Looking ahead, future efforts may include extending the model to incorporate non-linear propagation of the driving beam in dense media, accounting for dispersion from both neutral atoms and free electrons, both affected by the gas pressure. In such a case, a comprehensive analysis over the required dataset must be performed, as the number of free parameters increases abruptly. Another direct extensions of the model could be the addition of the wavelength and polarization of the driving beam, giving rise to a further generalization of the methodology here developed. From another perspective, the development of AI tools in HHG and attosecond science can be use to develope diagnostic techniques to characterize the properties of the Extreme Ultraviolet (EUV) emission in experiments. Attosecond light science faces several challenges in the development of characterization techniques that can retrieve spatiotemporally the properties (polarization, intensity, and phase) of attosecond pulses. AI may open the route for in situ measurements that can rely on accurate predictions.

Estudio de viabilidad sobre el reciclado de residuos de hormigón procedentes del sector de la construcción

Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT

[ES] La conciencia medioambiental de la sociedad española se ha incrementado de una manera muy importante en las dos últimas décadas, pese a ello, aún estamos muy lejos de muchos países europeos en lo que respecta al reciclaje y la reutilización, muy especialmente en lo que se refiere a los residuos provenientes de la construcción y la demolición (RCDs). En Europa estos residuos de construcción y demolición (RCDs) constituyen el mayor material de desecho, tanto en peso como en volumen. Los materiales que podemos encontrar en estos residuos de construcción y demolición (RCDs) son: productos cerámicos (ladrillos, tejas, etc.), residuos de hormigón, materiales asfálticos (generalmente mezclas bituminosas) y, en menor medida, componentes como madera, vidrio, plásticos y algunos otros. Cada vez es más prioritario realizar una correcta gestión de los residuos, si tenemos en cuenta que la primera gran premisa es la reducción, en el caso de los RCDs, si se aumenta el reciclaje y la reutilización, se disminuirán las necesidades de materiales por parte del sector de la obra civil y la edificación. En la actualidad todos somos conscientes que los recursos naturales se agotarán con el tiempo. Por ello, es muy importante buscar nuevos productos a partir de estos residuos, que nos permitan dar nuevos usos a todos estos materiales, y evitar así que terminen su vida útil en un vertedero. En base a lo dicho anteriormente, el presente trabajo propone una vía de solución, al investigar el posible reciclado de varios tipos de residuos procedentes del sector de la construcción y de la industria. El presente trabajo incide en aspectos relacionados con estos nuevos materiales, como la optimización de la molienda, la mejora de las técnicas de conformado, la caracterización de propiedades mecánicas y acústicas, estudio de posibles aplicaciones futuras [EN] Environmental awareness in Spanish society has increased significantly over the last two decades; despite this, we are still far behind many European countries in terms of recycling and reuse, especially regarding waste from construction and demolition (CDW). In Europe, this construction and demolition waste (CDW) constitutes the largest waste material, both in weight and volume. The materials that can be found in this construction and demolition waste (CDW) are: ceramic products (bricks, tiles, etc.), concrete waste, asphalt materials (generally bituminous mixtures) and, to a lesser extent, components such as wood, glass, plastics and some others. Proper waste management is becoming increasingly of a priority; if we consider that the first major premise is reduction, in the case of CDW, if recycling and reuse are increased, the need for materials by the civil construction and building sector will be reduced. Currently, we are all aware that natural resources will eventually be depleted. Therefore, it is very important to seek new products from this waste, which allow us to give new uses to all these materials, and thus prevent them from ending their useful life in a landfill. Based on the above, this work proposes a solution pathway by investigating the possible recycling of various types of waste from the construction sector and industry. This work focuses on aspects related to these new materials, such as the optimization of grinding, the improvement of forming techniques, the characterization of mechanical and acoustic properties, and the study of possible future applications