Innovative miniaturized electroanalytical approaches for the analysis of clinically relevant glycoproteins

El objetivo principal de esta Tesis Doctoral ha sido el desarrollo de nuevas herramientas y estrategias electroquímicas (ultra)-miniaturizadas (sensores serigrafiados y sistemas microfluídicos), combinadas con nanomateriales como transductores electroquímicos, para la determinación de biomarcadores glicoproteicos de gran relevancia en el diagnóstico de enfermedades. En el contexto del diagnóstico clínico actual, existe una tendencia hacia el diseño y desarrollo de dispositivos portátiles que permitan el análisis descentralizado de los laboratorios clínicos, y que puede quedar englobada bajo el término POCT (de sus siglas en inglés Point-of-Care Testing). Este término describe aquellas pruebas o ensayos que se realizan en lo que podría denominarse en el punto de necesidad (cerca o por el propio del paciente, incluso de forma remota). Además de los desarrollos propios de la electrónica, el desarrollo y éxito de la tecnología POCT ha dependido y depende en gran medida del diseño y desarrollo de nuevas tecnologías analíticas (ultra)-miniaturizadas. Los dispositivos basados en la transducción electroquímica han resultado ser esenciales en el desarrollo de (bio)-sensores, produciendo plataformas simples, pero precisas y sensibles, para el diagnóstico de enfermedades y ha sido uno de los enfoques más prometedores para el desarrollo de POCTs, debido en general a su instrumentación económica y a su fácil miniaturización. Esta Tesis Doctoral aborda el análisis de dos glicoproteínas: la alfa-1-ácido glicoproteína (AGP) y la transferrina (Tf). La primera se utiliza como biomarcador glicoproteico de procesos inflamatorios, y la segunda como biomarcador de una enfermedad rara denominada trastornos congénitos de la glicosilación (CDG). La detección electroquímica puede ser una buena alternativa para la determinación de glicoproteínas debido a su miniaturización inherente, sus elevadas sensibilidad y selectividad y su bajo coste. Sin embargo, la oxidación directa de las glicoproteínas presenta baja sensibilidad debido a que los carbohidratos presentes en las mismas son electroquímicamente inactivos en condiciones cercanas a las fisiológicas. Para paliar este inconveniente, se ha propuesto el uso de complejos de osmio (VI) con ligandos nitrogenados [Os (VI) L] como sonda electroquímica. El complejo de osmio (VI) reacciona con los grupos diol de los carbohidratos formándose un éster de osmato que produce dos señales electroquímicas en electrodos de carbono. El objetivo de la Tesis Doctoral ha sido el diseño y desarrollo de dos tipos de herramientas analíticas (ultra)-miniaturizadas compatibles con la tecnología POCT, sensores y sistemas microfluídicos electroquímicos, para el análisis de las glicoproteínas seleccionadas, AGP y Tf. En efecto, de forma específica se proponen, de forma evolutiva en lo que a las prestaciones analíticas requeridas por un POCT electroquímico se refiere: i) sensores electroquímicos serigrafiados basados en carbono y en carbono nanoestructurado para el análisis individual de las glicoproteínas, ii) microchip de electroforesis capilar para el análisis simultáneo de ambas y, iii) nuevos dispositivos microfluídicos desechables de flujo pasivo y con capacidad de integración de las etapas analíticas para la determinación individual de las glicoproteínas. Las herramientas electroquímicas desarrolladas han permitido no sólo la determinación rápida, fiable, in situ y con bajo coste de estos biomarcadores relevantes en el diagnóstico clínico de importantes enfermedades, sino un avance conceptual hacia la descentralización del análisis clínico y, por ende, una mejora del diagnóstico actua

Technology 2002: the Third National Technology Transfer Conference and Exposition, Volume 1

The proceedings from the conference are presented. The topics covered include the following: computer technology, advanced manufacturing, materials science, biotechnology, and electronics

Relajaciones de ejecución definidas por el usuario para la mejora de la programabilidad en computación paralela de altas prestaciones

Tesis de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Informática, leída el 22-11-2019This thesis proposes the development and implementation of a new programming model basedon execution relaxations, and focused on High-Performance Parallel Computing. Specifically,the main goals of the thesis are:1. Advocate a development methodology in which users define the basic computing units(tasks), together with a set of relaxations in, possibly, multiple dimensions. These relaxationswill be translated, at execution time, into expanded (and complex) scheduling opportunitiesdepending on the underlying architectural features, yielding improvements in termsof desired output metrics (e.g., performance or energy consumption).2. Abstract away users from the complexity of the underlying heterogeneous hardware, delegatingthe proper exploitation of expanded scheduling choices to a system software component(typically referred as a runtime). This piece of software, armed with knowledge fromstatic architectural characteristics and dynamic status of the hardware at execution time,will exploit those combinations considered optimal among those relaxations proposed bythe user for each task ready for execution.3. Extend this abstraction in order to describe both computing systems, by means of executor/ allocator hierarchies that describe the heterogeneous computing architecture, and applications,in terms of sets of interdependent tasks. In addition, the relations between executorsand tasks are categorized into a new task-executor taxonomy, which motivates ambiguityfreeHPC programming frontends based on the STSE, Single Task - Single Executor classification,distinguished from fully-automated runtime backends.4. Propose a new programming model (STEEL) based on previous ideas, that gathers featuresconsidered to be basic for future task-based programming models, namely: performance,composability, expressivity and hard-to-misuse interfaces.5. Specify an API to support the STEEL programming model, and a runtime implementationleveraging techniques and programming paradigms supported by modern C++, illustratingits flexibility, ease of use and performance impact by means of simple use cases and examples.Hence, the proposed methodology stands for a clear and strict separation of concerns betweenthe involved actors in a parallel executions: user / codes and underlying hardware. This kind ofabstractions allows a delegation of the expert knowledge from the user toward the system software(runtime) in a systematic way, and facilitates the integration of mechanisms to automate optimizations,adapting performance to the specificities of the heterogeneous parallel architecture in whichthe code is instantiated and executed.From this perspective, the thesis designs, implements and validates mechanisms to perform aso-called complexity formalization, classifying many actions that are currently done by the userand building a framework in which these complexities can be delegated to the runtime system. Thedelegation of these decisions is already a step forward to next generation of programming modelsseeking performance, expressivity, programmability and portability...La presente tesis doctoral propone el diseño e implementación de un nuevo modelo de programación basado en relajaciones de ejecución y enfocado al ámbito de la Computación Paralela de Altas Prestaciones. Concretamente, los objetivos principales de la tesis son:1. Abogar por una metodología de desarrollo en la que el usuario define las unidades básicas de computo (tareas), junto con un conjunto de relajaciones en, posiblemente, múltiples dimensiones. Estas relajaciones se traducirán, en tiempo de ejecución, en oportunidades expandidas(y complejas) de planificación en función de la arquitectura subyacente, impactando así en métricas como rendimiento o consumo energético.2. Abstraer al usuario de la complejidad del hardware subyacente, delegando la correcta explotación de dichas posibilidades de planificación expandidas a un componente software de sistema (típicamente conocido como runtime). Dicho software, dotado de conocimiento tanto de las características estáticas de la arquitectura subyacente como del estado puntual de la misma en el momento de la ejecución, explotará las combinaciones consideradas optimas de entre las relajaciones propuestas por el usuario para cada tarea lista para set ejecutada.3. Extender dicha abstracción para describir tanto sistemas de cómputo, en forma de jerarquía de ejecutores y alojadores de memoria que en ´ultimo término describen una arquitectura de cómputo heterogénea, como aplicaciones, en forma de un conjunto de tareas interrelacionadas. Además, las relaciones entre ejecutores y tareas son clasificadas en una nueva taxonomía tarea-ejecutor, la cual motiva frontends de programación HPC sin ambigüedad basados en la clasificación STSE, Single Task - Single Executor, separada de backends runtime totalmente automatizados.4. Proponer un nuevo modelo de programación (STEEL) basado en la clasificación STSE que aglutine ciertas características consideradas básicas de cara al éxito de los futuros modelos de programación basados en tareas: rendimiento, facilidad de composición, expresividad e interfaces no permisivos ante fallos.5. Especificar una API que dé soporte al modelo de programación, así como una implementación runtime del mismo aprovechando técnicas y paradigmas soportados en el lenguaje C++ de última generación, e ilustrar su uso, flexibilidad e impacto en el rendimiento a través de ejemplos y casos de uso sencillos .La metodología que se propugna aboga por una clara y estricta separación de conceptos entre los actores básicos que componen una ejecución paralela: usuario / código y hardware subyacente. Este tipo de abstracciones permite delegar el conocimiento experto desde el usuario hacia el software de sistema, proporcionando así mecanismos para mecanizar y automatizar su optimización ,y adaptar su rendimiento a la arquitectura paralela sobre la que se instanciarán los códigos. Desde este punto de vista, la tesis diseña, implementa y valida mecanismos para llevar a cabo una formalización de la complejidad inherente a la programación paralela heterogénea, clasificando aquellas acciones que en la actualidad se llevan a cabo por parte del usuario en el proceso de desarrollo y optimización de código, y proporcionando un marco de trabajo en el que dicha complejidad puede ser delegada, de forma eficiente y consistente, a un runtime...Fac. de InformáticaTRUEunpu

Atti del IX Convegno Annuale dell'Associazione per l'Informatica Umanistica e la Cultura Digitale (AIUCD). La svolta inevitabile: sfide e prospettive per l'Informatica Umanistica

Proceedings of the IX edition of the annual AIUCD conferenc

Atti del IX Convegno Annuale AIUCD. La svolta inevitabile: sfide e prospettive per l'Informatica Umanistica.

La nona edizione del convegno annuale dell'Associazione per l'Informatica Umanistica e la Cultura Digitale (AIUCD 2020; Milano, 15-17 gennaio 2020) ha come tema “La svolta inevitabile: sfide e prospettive per l'Informatica Umanistica”, con lo specifico obiettivo di fornire un'occasione per riflettere sulle conseguenze della crescente diffusione dell’approccio computazionale al trattamento dei dati connessi all’ambito umanistico. Questo volume raccoglie gli articoli i cui contenuti sono stati presentati al convegno. A diversa stregua, essi affrontano il tema proposto da un punto di vista ora più teorico-metodologico, ora più empirico-pratico, presentando i risultati di lavori e progetti (conclusi o in corso) che considerino centrale il trattamento computazionale dei dati

The Rise of Metallurgy in Eurasia

"The Rise of Metallurgy in Eurasia is a landmark study in the origins of metallurgy. The project aimed to trace the invention and innovation of metallurgy in the Balkans. It combined targeted excavations and surveys with extensive scientific analyses at two Neolithic-Chalcolithic copper production and consumption sites, Belovode and Pločnik, in Serbia. At Belovode, the project revealed chronologically and contextually secure evidence for copper smelting in the 49th century BC. This confirms the earlier interpretation of c. 7000-year-old metallurgy at the site, making it the earliest record of fully developed metallurgical activity in the world. However, far from being a rare and elite practice, metallurgy at both Belovode and Pločnik is demonstrated to have been a common and communal craft activity. This monograph reviews the pre-existing scholarship on early metallurgy in the Balkans. It subsequently presents detailed results from the excavations, surveys and scientific analyses conducted at Belovode and Pločnik. These are followed by new and up-to-date regional syntheses by leading specialists on the Neolithic-Chalcolithic material culture, technologies, settlement and subsistence practices in the Central Balkans. Finally, the monograph places the project results in the context of major debates surrounding early metallurgy in Eurasia before proposing a new agenda for global early metallurgy studies.

The Rise of Metallurgy in Eurasia

"The Rise of Metallurgy in Eurasia is a landmark study in the origins of metallurgy. The project aimed to trace the invention and innovation of metallurgy in the Balkans. It combined targeted excavations and surveys with extensive scientific analyses at two Neolithic-Chalcolithic copper production and consumption sites, Belovode and Pločnik, in Serbia. At Belovode, the project revealed chronologically and contextually secure evidence for copper smelting in the 49th century BC. This confirms the earlier interpretation of c. 7000-year-old metallurgy at the site, making it the earliest record of fully developed metallurgical activity in the world. However, far from being a rare and elite practice, metallurgy at both Belovode and Pločnik is demonstrated to have been a common and communal craft activity. This monograph reviews the pre-existing scholarship on early metallurgy in the Balkans. It subsequently presents detailed results from the excavations, surveys and scientific analyses conducted at Belovode and Pločnik. These are followed by new and up-to-date regional syntheses by leading specialists on the Neolithic-Chalcolithic material culture, technologies, settlement and subsistence practices in the Central Balkans. Finally, the monograph places the project results in the context of major debates surrounding early metallurgy in Eurasia before proposing a new agenda for global early metallurgy studies.