Two-dimensional plasmons in the random impedance network model of disordered thin-film nanocomposites

Random impedance networks are widely used as a model to describe plasmon resonances in disordered metal-dielectric nanocomposites. In order to study thin films, two-dimensional networks are often used despite the fact that such networks correspond to a two-dimensional electrodynamics [J.P. Clerc et al, J. Phys. A 29, 4781 (1996)]. In the present work, we propose a model of two-dimensional systems with three-dimensional Coulomb interaction and show that this model is equivalent to a planar network with long-range capacitive connections between sites. In a case of a metal film, we get a known dispersion $\omega \propto \sqrt{k}$ of plane-wave two-dimensional plasmons. In the framework of the proposed model, we study the evolution of resonances with decreasing of metal filling factor. In the subcritical region with metal filling $p$ lower than the percolation threshold $p_c$, we observe a gap with Lifshitz tails in the spectral density of states (DOS). In the supercritical region $p>p_c$, the DOS demonstrates a crossover between plane-wave two-dimensional plasmons and resonances associated with small clusters.Comment: 8 pages, 3 figures, revtex; references adde

Evaluation of an innovative teaching methodology for engineering involving companies and ICTs in a flipped classroom

This work presents an innovative education experience for engineering students, with the objective of connecting students to labor market, in the context of the regular subject practices, with the analysis of real cases of companies, and using as tools the ICTs and the flipped learning methodology. The assessment of the impact of this innovation education action consisted on the creation of data bases, and the organization of lecturers´ panels, and surveys for students and teachers. The most outstanding drawback raised by teachers was the lack of alignment between the companies’ needs and the curricula of the students. The students appreciated this kind of activity in the subject practices. The students also considered positive the use of ICTs as part of this innovative teaching-learning process, which are familiar technologies for them. According to the teachers, the action contributed to improve autonomous and collaborative teaching in Higher Education

Magnetoliposomas multifuncionales como vehículos de administración de fármacos para el tratamiento potencial de la enfermedad de Parkinson

La enfermedad de Parkinson (EP) es el segundo trastorno neurodegenerativo más frecuente después de la enfermedad de Alzheimer. Por ello, el desarrollo de nuevas tecnologías y estrategias para tratarla es una prioridad sanitaria mundial. Los tratamientos actuales incluyen la administración de levodopa, inhibidores de la monoaminooxidasa, inhibidores de la catecol-O-metiltransferasa y fármacos anticolinérgicos. Sin embargo, la liberación efectiva de estas moléculas, debido a la limitada biodisponibilidad, es un reto importante para el tratamiento de la EP. Como estrategia para resolver este desafío, en este estudio desarrollamos un novedoso sistema de liberación de fármacos multifuncional magnético y sensible a estímulos redox, basado en nanopartículas de magnetita funcionalizadas con la proteína translocadora de alto rendimiento OmpA y encapsuladas en liposomas de lecitina de soja. Los magnetoliposomas multifuncionales (MLP) obtenidos se ensayaron en neuroblastoma, glioblastoma, astrocitos primarios humanos y de rata, células endoteliales de rata de barrera hematoencefálica, células endoteliales microvasculares primarias de ratón y en un modelo celular inducido por EP. Los MLP demostraron un excelente rendimiento en ensayos de biocompatibilidad, incluyendo hemocompatibilidad (porcentajes de hemólisis por debajo del 1%), agregación plaquetaria, citocompatibilidad (viabilidad celular por encima del 80% en todas las líneas celulares probadas), potencial de membrana mitocondrial (alteraciones no observadas) y producción intracelular de ROS (impacto insignificante en comparación con los controles). Además, las nanovehículas mostraron una aceptable internalización celular (área cubierta cercana al 100% a los 30 min y a las 4 h) y capacidad de escape endosomal (disminución significativa de la colocalización lisosomal tras 4 h de exposición). Además, se emplearon simulaciones de dinámica molecular para comprender mejor el mecanismo de translocación subyacente de la proteína OmpA, mostrando hallazgos clave relativos a interacciones específicas con fosfolípidos. En general, la versatilidad y el notable rendimiento in vitro de este novedoso nanovehículo lo convierten en una tecnología de administración de fármacos adecuada y prometedora para el tratamiento potencial de la EP.Parkinson’s disease (PD) is the second most common neurodegenerative disorder after Alzheimer’s disease. Therefore, development of novel technologies and strategies to treat PD is a global health priority. Current treatments include administration of Levodopa, monoamine oxidase inhibitors, catechol-O-methyltransferase inhibitors, and anticholinergic drugs. However, the effective release of these molecules, due to the limited bioavailability, is a major challenge for the treatment of PD. As a strategy to solve this challenge, in this study we developed a novel multifunctional magnetic and redox-stimuli responsive drug delivery system, based on the magnetite nanoparticles functionalized with the high-performance translocating protein OmpA and encapsulated into soy lecithin liposomes. The obtained multifunctional magnetoliposomes (MLPs) were tested in neuroblastoma, glioblastoma, primary human and rat astrocytes, blood brain barrier rat endothelial cells, primary mouse microvascular endothelial cells, and in a PD-induced cellular model. MLPs demonstrated excellent performance in biocompatibility assays, including hemocompatibility (hemolysis percentages below 1%), platelet aggregation, cytocompatibility (cell viability above 80% in all tested cell lines), mitochondrial membrane potential (non-observed alterations) and intracellular ROS production (negligible impact compared to controls). Additionally, the nanovehicles showed acceptable cell internalization (covered area close to 100% at 30 min and 4 h) and endosomal escape abilities (significant decrease in lysosomal colocalization after 4 h of exposure). Moreover, molecular dynamics simulations were employed to better understand the underlying translocating mechanism of the OmpA protein, showing key findings regarding specific interactions with phospholipids. Overall, the versatility and the notable in vitro performance of this novel nanovehicle make it a suitable and promising drug delivery technology for the potential treatment of PD

Development of a Chlamydomonas reinhardtii metabolic network dynamic model to describe distinct phenotypes occurring at different CO2 levels

The increase in atmospheric CO2 due to anthropogenic activities is generating climate change, which has resulted in a subsequent rise in global temperatures with severe environmental impacts. Biological mitigation has been considered as an alternative for environmental remediation and reduction of greenhouse gases in the atmosphere. In fact, the use of easily adapted photosynthetic organisms able to fix CO2 with low-cost operation is revealing its high potential for industry. Among those organism, the algae Chlamydomonas reinhardtii have gain special attention as a model organism for studying CO2 fixation, biomass accumulation and bioenergy production upon exposure to several environmental conditions. In the present study, we studied the Chlamydomonas response to different CO2 levels by comparing metabolomics and transcriptomics data with the predicted results from our new-improved genomic-scale metabolic model. For this, we used in silico methods at steady dynamic state varying the levels of CO2. Our main goal was to improve our capacity for predicting metabolic routes involved in biomass accumulation. The improved genomic-scale metabolic model presented in this study was shown to be phenotypically accurate, predictive, and a significant improvement over previously reported models. Our model consists of 3726 reactions and 2436 metabolites, and lacks any thermodynamically infeasible cycles. It was shown to be highly sensitive to environmental changes under both steady-state and dynamic conditions. As additional constraints, our dynamic model involved kinetic parameters associated with substrate consumption at different growth conditions (i.e., low CO2-heterotrophic and high CO2-mixotrophic). Our results suggest that cells growing at high CO2 (i.e., photoautotrophic and mixotrophic conditions) have an increased capability for biomass production. In addition, we have observed that ATP production also seems to be an important limiting factor for growth under the conditions tested. Our experimental data (metabolomics and transcriptomics) and the results predicted by our model clearly suggest a differential behavior between low CO2-heterotrophic and high CO2-mixotrophic growth conditions. The data presented in the current study contributes to better dissect the biological response of C. reinhardtii, as a dynamic entity, to environmental and genetic changes. These findings are of great interest given the biotechnological potential of this microalga for CO2 fixation, biomass accumulation, and bioenergy production

El Problem Based Learning plus, PBL+, a examen, una metodología ecléctica y flexible, para competencias prácticas en ingeniería

[ES] Problem Based Learning Plus (PBL+) es una metodología docente para alcanzar las competencias prácticas en ingeniería, incluyendo a ingenieros químicos, ambientales y agrónomos, y también a biotecnólogos especializados en procesos de producción. PBL+ se basa en la metodología PBL tradicional, pero combina otras metodologías de enseñanza-aprendizaje: la clase invertida, el uso de rúbricas para la evaluación de la actividad, el aprendizaje colaborativo y en algunos casos, el aprendizaje-servicio. Un aspecto relevante es que los estudiantes son libres de elegir el problema sobre el que van a trabajar. Aún más importante es que el problema a resolver debe ser una situación real a la que se enfrenta la empresa. Son los estudiantes los que entran en contacto con una empresa cuyo campo de actividad corresponda a las competencias de la asignatura y seleccionan, junto con un representante de la empresa, el problema a resolver. De este modo, los estudiantes tienen un papel activo en la definición de las prácticas de la asignatura. Esta forma flexible de construir el currículo del estudiante ha demostrado motivarlos, siendo una excelente estrategia para abordar problemas reales de su especialidad. No obstante, no todos los sectores de la ingeniería están dispuestos a compartir sus problemas con los estudiantes. En este sentido, la industria biotecnológica es muy reticente a hacerlo, mientras que el sector agrario es proclive a ello. En este trabajo, se resumen los resultados de la evaluación a la que se ha sometido el PBL+ durante 4 cursos consecutivos, aplicando 9 indicadores que evalúan 7 resultados de aprendizaje. Además, se resume el tipo de problemas sobre los que han trabajado los estudiantes de ingeniería agronómica durante los 4 cursos, que corresponden a los problemas que más preocupan a las empresas del sector: el 60% de los problemas están relacionados con aspectos fitosanitarios, principalmente plagas o enfermedades emergentes. En segundo lugar, el 30% corresponde a alteraciones en el crecimiento de los cultivos por factores abióticos. El 10% restante consiste en adaptar los procesos productivos a los cambios legislativo

Monitorización y seguimiento del esfuerzo realizado por los estudiantes y de su asistencia a actividades presenciales

Este artículo documenta el planteamiento, la metodología y los primeros resultados de un plan de monitorización detallada del esfuerzo y de asistencia a actividades presenciales por parte de los estudiantes de las titulaciones ofertadas por la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Navales de la Universidad Politécnica de Madrid durante el segundo cuatrimestre del curso 2011-2012. Se ha establecido un sistema mecánico de recogida de datos de esfuerzo por parte de los estudiantes utilizando una hoja tipo test especialmente configurada al efecto. Se pasa una hoja en todas y cada una de las actividades presenciales realizadas y en la hoja se solicita información sobre el trabajo "fuera de clase". Se documenta en este artículo cómo se ha estructurado esa hoja, qué tipo de datos se recogen, cómo se tratan mediante una base de datos creada al efecto, qué tipo de análisis se puede realizar y qué resultados preliminares obtenemos de dichos análisis

Desafíos actuales de la educación superior

El presente libro corresponde al trabajo investigativo realizado por sus autores frente a los desafíos que enfrenta y enfrentará la educación en tiempos actuales (provisional)