Study of substrate modulation and bioreceptor anchoring for the development of high performance microarrays

Tesis por compendio[EN] The present PhD thesis is focused on the study of new approaches able to improve the performance of microarrays. Aspects such as the nature of the surfaces and the probes, functionalization of the substrates, probe printing, immobilization and target detection were considered in the fabrication process. Within all these features, modulation of the surface behavior and probe anchoring were the most challenging aspects, as the interface is key for the immobilization of the receptors and the later detection, which will determine the performance of the final device. In this work, two microarray types have been developed, one for oligonucleotides and another one for antibodies. Then, a characterization of the reached achievements is done. All the routes have in common the use of light to catalyze the attachment of bioreceptors on the surface substrates, employing click-chemistry reactions. In the first chapter, the state of the art of microarray technology is overviewed, with special focus in the main aspects of microarray design. In the second chapter, the goals for this PhD thesis are settled. These general objectives are addressed in the following experimental chapters. In the third chapter, the effect of hydrophobicity and probe multi-point attachment on the microarray performance are studied. Thus, modulation of glass slide surfaces with alkenyl and alkynyl motifs for the anchoring of mono and multithiolated oligonucleotide probes by thiol-ene and thiol-yne photocoupling reactions, respectively, was accomplished. Surfaces modified with the most hydrophobic silane (alkynyl), or anchoring polythiolated probes, revealed better performances. These microarray systems were applied to the discrimination of SNPs and to detect bacterial genome PCR products. In the fourth chapter, a rational design for the preparation of microarrays of antibodies, is done. The immobilization approach displays the oriented anchoring of thiol-bearing antibody fragments to alkenylated glass slides by thiol-ene photocoupling reaction. Multiplexed detection of cardiac biomarkers is demonstrated. The designed microarray shows higher recognition capacity in comparison to whole antibody microarrays. In the fifth chapter, improvement of a novel methodology for the anchoring of thiolated oligonucleotides has been developed. Due to the interest on modifying highly hydrophobic surfaces, a new photoinduced reaction is set up. Thanks to the features of the named "fluor-thiol photocoupling reaction", immobilization of thiolated probes to surfaces containing C-F bonds in a fast, easy and biocompatible with aqueous media way, was achieved. Hydrophobicity of the surfaces was controlled to get successful hybridizations. Because of the high hydrophobicity of the surfaces, a huge confinement of the probes is accomplished, which allows the approximation of the analytes only where the probe is linked, keeping a high repulsion in the remaining surface. The perfluorinated glass slides improved the immobilization densities and detection capacity, regarding to the alkenylated and alkynylated surfaces, and allowed the discrimination of SNPs and detection of bacterial PCR products, as well. In the sixth chapter, other surfaces different than glass are explored. Thus, polyvinylidene fluoride membranes were employed as substrates for the development of oligonucleotide microarrays. Therefore, a fast, easy and mild functionalization process by UV irradiation and organosilane chemistry, was developed. Then, alkenyl functionalized and non-functionalized membranes were applied to microarray technology by covalent anchoring through thiol-ene and fluor-thiol photocoupling reactions, respectively. Promising results were obtained with both surfaces.[ES] La presente tesis tesis doctoral se centra en el estudio de nuevas aproximaciones capaces de mejorar el rendimiento de los microarrays. Aspectos como la naturaleza de las superficies y las sondas, la funcionalización de los sustratos, la impresión, la inmovilización y la detección de las sondas se consideraron en el proceso de fabricación. Dentro de todas estas características, la modulación de la superficie y el anclaje de la sonda fueron los aspectos más desafiantes, ya que la interfaz es clave para la inmovilización de los receptores y la posterior detección, lo que determinará el rendimiento del dispositivo final. En este trabajo, se han desarrollado dos tipos de microarrays, uno para oligonucleótidos y otro para anticuerpos. Luego, se ha realizado una caracterización de los logros alcanzados. Todas las rutas tienen en común el uso de la luz para catalizar la unión de los biorreceptores en los sustratos de la superficie, empleando reacciones de la química clic. En el primer capítulo, se facilita una visión general del estado del arte de la tecnología de microarrays con un enfoque especial en los aspectos principales del diseño de microarrays. En el segundo capítulo, se establecen los objetivos de esta tesis doctoral. Estos objetivos generales se abordan en los siguientes capítulos experimentales. En el tercer capítulo, se estudia el efecto de la hidrofobia y el uso de sondas con múltiples puntos de unión, en el rendimiento del microarray. De este modo, se llevó a cabo la modulación de superficies vidrio con grupos alquenilo y alquinilo para el anclaje de sondas de oligonucleótidos mono y multitioladas mediante las reacciones de foto anclaje del tiol-eno y tiol-ino, respectivamente. Las superficies modificadas con el silano más hidrofóbico (alquinilo) y las sondas politioladas ancladas, revelaron mejores rendimientos. Estos sistemas de microarrays se aplicaron a la discriminación de SNPs y a la detección de productos de PCR de bacterias. En el cuarto capítulo, se realiza un diseño racional para la preparación de microarrays de anticuerpos. El enfoque de inmovilización muestra el anclaje orientado de los fragmentos de anticuerpos que contienen tiol sobre superficies de vidrio alqueniladas mediante reacción de foto anclaje del tiol-eno. De esta forma, se demuestra la detección multiplexada de biomarcadores cardíacos. El microarray diseñado muestra una mayor capacidad de reconocimiento en comparación con los microarrays de anticuerpos completos. En el quinto capítulo, se ha desarrollado una nueva metodología para mejorar el anclaje de oligonucleótidos tiolados. Dado el interés en modificar superficies altamente hidrófobas, se establece una nueva reacción fotoinducida. Gracias a las características de la llamada "reacción de fotoacoplamiento de fluor-tiol", se logró la inmovilización de sondas tioladas a superficies que contienen enlaces C-F de una manera rápida, fácil y biocompatible con medios acuosos. La hidrofobicidad de las superficies se controló para obtener hibridaciones exitosas. Debido a la alta hidrofobicidad de las superficies, se logra un gran confinamiento de las sondas, lo que permite la aproximación de los analitos solo donde está unida la sonda, manteniendo una alta repulsión en la superficie restante. Las superficies de vidrio perfluoradas mejoraron las densidades de inmovilización y la capacidad de detección, con respecto a las superficies alqueniladas y alquiniladas, y también, permitieron la discriminación de SNPs y la detección de productos de PCR bacterianos. En el sexto capítulo, se exploran otras superficies diferentes al vidrio. Por lo tanto, membranas de fluoruro de polivinilideno se emplearon como sustratos para el desarrollo de microarrays de oligonucleótidos. Para ello, se desarrolló un proceso de funcionalización rápido, fácil y suave, mediante el empleo de irradiación UV y la química de los organosilanos.[CA] La present tesi doctoral es centra en l'estudi de noves aproximacions capaces de millorar el rendiment dels microarrays. Aspectes com ara la naturalesa de les superfícies i les sondes, la funcionalització dels substrats, la impressió, la immobilització i la detecció de les sondes es van considerar en el procés de fabricació. Dins de totes aquestes característiques, la modulació de la superfície i l'ancoratge de la sonda van ser els aspectes més desafiadors, ja que la interfície és clau per a la immobilització dels receptors i la posterior detecció, la qual cosa determinarà el rendiment del dispositiu final. En aquest treball, s'han desenvolupat dos tipus de microarrays, un per a oligonucleòtids i un altre per a anticossos. Després, s'ha realitzat una caracterització dels resultats aconseguits. Totes les rutes tenen en comú l'ús de la llum per a catalitzar la unió dels biorreceptores en els substrats de la superfície, emprant reaccions de la química clic. En el primer capítol, es facilita una visió general de l'estat de l'art de la tecnologia de microarrays amb un enfocament especial en els aspectes principals del disseny de microarrays. En el segon capítol, s'estableixen els objectius d'aquesta tesi doctoral. Aquests objectius generals s'aborden en els següents capítols experimentals. En el tercer capítol, s'estudia l'efecte de la hidrofòbia i l'ús de sondes amb múltiples punts d'unió, en el rendiment del microarray. D'aquesta manera, es va dur a terme la modulació de superfícies de vidre amb grups alquenil i alquinil per a l'ancoratge de sondes de oligonucleòtids mono i multitiolades mitjançant les reaccions de foto ancoratge del tiol-doble enllaç i tiol-triple enllaç, respectivament. Les superfícies modificades amb el silà més hidrofòbic (alquinil) i les sondes politiolades ancorades, van revelar els millors rendiments. Aquests sistemes de microarrays es van aplicar a la discriminació de SNPs i a la detecció de productes de PCR de bacteris. En el quart capítol, es realitza un disseny racional per a la preparació de microarrays d'anticossos. L'enfocament d'immobilització mostra l'ancoratge orientat dels fragments d'anticossos que contenen el grup tiol sobre superfícies de vidre alquenilades mitjançant reacció de foto ancoratge del tiol-doble enllaç. D'aquesta forma, es demostra la detecció multiplexada de biomarcadors cardíacs. El microarray dissenyat mostra una major capacitat de reconeixement en comparació amb els microarrays d'anticossos complets. En el cinqué capítol, s'ha desenvolupat una nova metodologia per a millorar l'ancoratge de oligonucleòtids tiolats. Donat l'interés de modificar superfícies altament hidròfobes, s'estableix una nova reacció fotoinduïda. Gràcies a les característiques de l'anomenada "reacció de fotoacoplament de fluor-tiol", es va aconseguir la immobilització de sondes tioladas a superfícies que contenen enllaços C-F d'una manera ràpida, fàcil i biocompatible amb medis aquosos. La hidrofobicitat de les superfícies es va controlar per a obtindre bones hibridacions reeixides. A causa de l'alta hidrofobicidad de les superfícies, s'aconsegueix un gran confinament de les sondes, la qual cosa permet l'aproximació dels anàlits únicament on està unida la sonda i manté una alta repulsió en la superfície restant. Les superfícies de vidre perfluorades van millorar les densitats d'immobilització i la capacitat de detecció, respecte a les superfícies alquenilades i alquinilades, i també van permetre la discriminació de SNPs i la detecció de productes de PCR bacterians. En el sisé capítol, s'exploren altres superfícies diferents al vidre. Per tant, membranes de fluorur de polivinilidé es van emprar com a substrats per al desenvolupament de microarrays d'oligonucleòtids. Per a això, es va desenvolupar un procés de funcionalització ràpid, fàcil i suau, mitjançant l'ús d'irradiació UV i la química dels organosilanAgradecer al Ministerio de Economía y Competitividad de España, por su programa de becas doctorales FPIJiménez Meneses, P. (2020). Study of substrate modulation and bioreceptor anchoring for the development of high performance microarrays [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/137993TESISCompendi

Fluor-thiol Photocoupling Reaction for Developing High Performance Nucleic Acid (NA) Microarrays

Spatially controlled anchoring of NA probes onto microscope glass slides by a novel fluor-thiol coupling reaction is performed. By this UV-initiated reaction, covalent immobilization in very short times (30 s at 254 nm) is achieved with probe densities of up to 39.6 pmol/cm2. Modulating the surface hydrophobicity by combining a hydrophobic silane and a hydrophilic silane allows the fabrication of tuned surfaces where the analyte approaches only the anchored probe, which notably reduces nonspecific adsorption and the background. The generated substrates have proven clear advantages for discriminating single-base-pair mismatches, and for detecting bacterial PCR products. The hybridization sensitivity achieved by these high-performance surfaces is about 1.7 pM. Finally, this anchoring reaction is demonstrated using two additional surfaces: polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PVDF) membranes. This provides a very interesting pathway for anchoring thiolated biomolecules onto surfaces with C–F motifs via a quick clean UV reaction.Financial support from INTERBOINTER (project CTQ2013-45875-R) and BIHOLOG (Project CTQ2016-75749-R), FEDER, and GVA PROMETEO II 2014/040 is acknowledged. P.J.-M. acknowledges the Spanish Ministry of Economy, Industry and Competitiveness for the public FPI grant (Project CTQ2013-45875-R) and the cofinancing by the European Social Fund

Fortalecimiento de la autonomía e independencia en los estudiantes de grado segundo del Colegio Mayor de San Bartolomé

La autonomía es un proceso importante en el desarrollo de las primeras etapas de la vida, pues es aquí donde los hábitos y rutinas se adquieren y se consolidan para que los niños y niñas tengan la capacidad y las herramientas para desenvolverse adecuadamente en contextos familiares, escolares y sociales. En la actualidad, se observa que los educandos no han logrado apropiar ciertas dinámicas sencillas de su cotidianidad tales como: organizar su lugar y elementos de trabajo, alistar su maleta y lonchera, amarrarse los zapatos o sencillamente cuidar sus prendas de vestir para no perderlas. Por lo anterior, se hace necesario generar una estrategia de intervención que permita integrar ambientes y experiencias lúdicas que favorezcan y exijan a los niños una transformación en sus dinámicas de autonomía, formando hábitos y rutinas claras como vehículo que permitirá la movilización del vínculo dependiente con los adultos. Es importante resaltar que dicha propuesta de intervención, se muestra como como una alternativa y medio de comunicación que ayuda a los niños y niñas a conectarse con el mundo interno y externo que los rodea, favoreciendo su seguridad a la hora de expresar sus sentimientos y pensamientos frente al grupo de compañeros y a su familia. De la misma forma, ayuda a que los niños se sientan protagonistas en los dos espacios, significativos para su desarrollo integral.Autonomy is an important process in the development of the first stages of life, since it is here where habits and routines are acquired and consolidated so that children have the capacity and tools to function adequately in family, school and family contexts. and social. Currently, it is observed that students have not managed to appropriate certain simple dynamics of their daily life such as: organizing their place and work items, packing their suitcase and lunch box, tying their shoes or simply taking care of their clothing so as not to lose them. Due to the above, it is necessary to generate an intervention strategy that allows the integration of playful environments and experiences that favor and require children to transform their autonomy dynamics, forming clear habits and routines as a vehicle that will allow the mobilization of the dependent bond with the children Adults. It is important to highlight that said intervention proposal is shown as an alternative and means of communication that helps children to connect with the internal and external world that surrounds them, favoring their safety when expressing their feelings and thoughts. in front of the group of peers and their family. In the same way, it helps children to feel like protagonists in both spaces, significant for their comprehensive development

Sustainably scaled electrochemical synthesis of 3-propyladipic acid in line with fluctuating grid supply

Chemical production is a significant contributor to global climate change, which expedites the growing demand for transitioning to more sustainable and climate-friendly methodologies. Ideally this should include high compatibility with the fluctuating electricity supply which results from renewable energy sources in the electrical grid. Here we show an electrochemical path for the 3-propyladipic acid synthesis from 4-propylcyclohexanol implementing a semi-technical electrochemical continuously stirred tank reactor. Following a Design of Experiments approach, we found a strong influence of the biphasic electrolyte mixing and the continuous feeding in of the substrate. By switching to an electrolyte recirculation mode and efficient mixing, the isolated product yield could be increased up to 31 % for a 10 L total reaction volume, indicating the potential for further scale-up into the technical range. This reaction proceeds while forming several by-products, which have not been fully described yet. A proposal for the formation mechanism is included

Sustainably Scaled Electrochemical Synthesis of 3‐Propyladipic Acid in Line with Fluctuating Grid Supply

Chemical production is a significant contributor to global climate change, which expedites the growing demand for transitioning to more sustainable and climate-friendly methodologies. Ideally this should include high compatibility with the fluctuating electricity supply which results from renewable energy sources in the electrical grid. Here we show an electrochemical path for the 3-propyladipic acid synthesis from 4-propylcyclohexanol implementing a semi-technical electrochemical continuously stirred tank reactor. Following a Design of Experiments approach, we found a strong influence of the biphasic electrolyte mixing and the continuous feeding in of the substrate. By switching to an electrolyte recirculation mode and efficient mixing, the isolated product yield could be increased up to 31 % for a 10 L total reaction volume, indicating the potential for further scale-up into the technical range. This reaction proceeds while forming several by-products, which have not been fully described yet. A proposal for the formation mechanism is included

An exploratory analysis of C-X-C motif chemokine ligand 10 as a new biomarker of asymptomatic Leishmania infantum infection in solid-organ transplant recipients

Objective: Sensitive and less laborious assays are needed to detect asymptomatic Leishmania among solid organ transplant (SOT) recipients. Using SLA-stimulated plasma from SOT recipients living where an outbreak of Leishmania infantum occurred, we examined potential biomarkers to identify asymptomatic Leishmania infections. Methods: Concentrations of cytokines/chemokines in plasma from whole blood stimulated with specific Leishmania antigen (SLA) were compared against infection status as determined by a currently used cell proliferation assay. Results: Twenty-six percent (13/50) of the SOT recipients had a cell proliferation assay (CPA) indicating asymptomatic infection, and showed higher processed plasma C-X-C motif chemokine ligand 10 (CXCL10 or IP-10) concentrations than did non-infected subjects (median 2272.0 pg/ml [IQR 1570-2772] vs. 18.2 pg/ml [IQR 1-150.1]; p<0.0001). CXCL10 showed a sensitivity of 93% and a specificity of 95% compared to CPA. In addition, we demonstrated that the number of asymptomatic infections detected using CXCL10, decreased with distance from a park at the center of the mentioned outbreak. Conclusion: CXCL10 in plasma from SLA-stimulated blood could be a robust biomarker of asymptomatic L. infantum infection in solid organ transplant recipients.This study was co-funded by the World Health Organization (APW-2012/271093-O), and the Spanish Ministry of Science and Universities (via Proyecto Integrado de Excelencia [PIE] 13/00045). Additional funding was provided by the Instituto de Salud Carlos III via project PI18CIII/00028 and DTS16CIII/00010, and via the Red de Enfermedades Tropicales, Subprograma RETICS del Plan Estatal de I+D+I 2013–2016, which is co-supported by FEDER “Una Manera de Hacer Europa” funds via project RD16CIII/0003/0002. M.F.R. holds a “Miguel Servet” (CP18/00073) research contract from the Spanish Ministry of Science and Innovation, Instituto de Salud Carlos III. The funders had no role in the design of the study, data collection, or the interpretation of the results.S

Reviews. BANG! Crimes and literature

Las reseñas fueron escritas por estudiantes que participan del proyecto de investigación ¡BANG! De crímenes y letras, adscrito al semillero de investigación del programa de Literatura de la Universidad Autónoma de Bucaramanga, SILENCIO.Reviews were written by students who participate in the research project BANG! Crimes and literature, assigned to the research group of the Literature program of the Universidad Autónoma de Bucaramanga, SILENCIO

Prospective of Innovative Technologies for Quality Supervision and Classification of Roasted Coffee Beans

Color sorting is the major procedure employed for establish roast degree of coffee beans. However, color-based procedures have been proven to be ineffective, since coffee beans roasted to different degrees can present the same average readings in light reflectance measurements with significant quality variations. Besides to color, other major changes in beans are volume (swell), mass, form, bean pop and density. Eight samples of arabica coffee from Colombia and Guatemala have been roasted under slightly different conditions of time and temperature in order to obtain the same color classification. Sample analysis of data from nuclear magnetic resonance relaxometry show differences between samples in T1 and T2 parameters at cellular and subcellular level, and image analysis carried out on X-ray μCT leading to microestruture images corroborate differences in porosity and fissures presence among them, proving the potentiality of these technological solutions for sensing the microstructure of coffee to provide tools to enhance the roasting process

Consideraciones clínicas para fonoaudiólogos en el tratamiento de personas con COVID-19 y traqueostomía. Parte I: Deglución

At the time of writing this article, more than a million people have been affected by the SARS-CoV-2 virus in Chile, displaying different degrees of COVID-19 disease. Severe infections generate a condition that requires invasive ventilatory support and treatment in intensive care units, which, when extended in time, makes necessary conducting a tracheostomy. Despite its benefits for the recovery of patients with respiratory difficulties, it is linked to swallowing disorders that add to the problems generated by COVID-19. This represents a challenge for speech pathologists, who are potentially exposed to the virus because they work on structures of the aerodigestive tract and becuase they conduct procedures that may be aerosol-generating. The aim of this article is to provide guidance and clinical tools for swallowing-intervention in people with tracheostomies and COVID-19. Thees tools spring from a pragmatic analysis of the currently available evidence , interpreted based on our experience of caring more than 561 infected patients. We hope to contribute to the rehabilitation of swallowing of patients with COVID-19 and a tracheostomy. The characteristics of swallowing in this population, its treatment, considerations for the use of specific techniques, and guidelines for improving the quality of life through the maintenance and/or recovery of swallowing functionality are discussed, focused caring and protecting hospitalized patients and the health team.A la fecha de redacción de este artículo, más de 500 mil personas han sido afectadas por el virus SARS-CoV-2 en Chile, manifestando diferentes grados de la enfermedad COVID-19. Aquellas que sobrellevan condiciones más severas generan una condición que requiere soporte ventilatorio invasivo y tratamiento en unidades de cuidados intensivos, que de prolongarse en el tiempo deriva en la necesidad de una traqueostomía. A pesar de los beneficios que posee esta en la recuperación de personas con dificultades respiratorias, su implementación se asocia a alteraciones deglutorias que se suman a las generadas por COVID-19. Condición que supone un desafío para los/as fonoaudiólogos/as, quienes están expuestos/as al virus debido a su proceder en estructuras del tracto aerodigestivo y la realización de procedimientos potencialmente generadores de aerosol. El objetivo de este artículo es entregar orientaciones y herramientas clínicas para la intervención en la deglución de personas con traqueostomía y COVID-19. Estas emanan de un análisis pragmático de la evidencia disponible a la fecha, interpretadas bajo nuestra experiencia de atender a más de 561 personas con dicha condición. Se espera contribuir a la rehabilitación de la deglución en personas con COVID-19 y traqueostomía. Para ello se expone sobre las características de la deglución en esta población, su tratamiento, consideraciones para el uso de técnicas específicas, y orientaciones para la mejora de la calidad de vida mediante la mantención y/o recuperación de la funcionalidad deglutoria. Siempre bajo un esquema centrado en el cuidado y protección de las personas hospitalizadas y el equipo de salud

Consideraciones clínicas para fonoaudiólogos en el tratamiento de personas con COVID-19 y traqueostomía. Parte II: Mejorando la fonación para facilitar la comunicación

The COVID-19 disease was declared a pandemic by the World Health Organization. When most severe, it generates a condition that requires treatment in intensive care units, which, when extended in time, requires implementing of a tracheostomy to facilitate invasive ventilatory support. Although ventilatory support has important advantages that favor recovery and rehabilitation, it generates various complications for patients’ communication, a condition that adds to the effects of COVID-19 and the frequent history of previous endotracheal intubation. The aim of this article is to provide guidance and clinical tools for the treatment of phonation to facilitate communication in people with tracheostomy and COVID-19. For this, the recommendations of the existing available literature are considered, under a pragmatic analysis and based on our experience of treating more than 561 infected patients. The characteristics of communication in this population, its treatment, considerations for the use of specific techniques and guidelines to improve quality of life are exposed. Always with an approach oriented to the care and protection of users and the health team, in particular speech-language pathologists in the country.La enfermedad COVID-19 fue declarada pandemia por la Organización Mundial de la Salud. Su presentación más severa genera una condición que requiere tratamiento en unidades de cuidados intensivos, condición que al prolongarse en el tiempo requiere la implementación de una traqueostomía para facilitar la entrega de soporte ventilatorio invasivo. Si bien este dispositivo posee importantes ventajas que favorecen la recuperación y rehabilitación, también es cierto que genera diversas complicaciones en la comunicación de las personas, condición que se suma a los efectos propios del COVID-19 y la frecuente historia de intubación endotraqueal previa. El objetivo de este artículo es proveer orientaciones y herramientas clínicas para el tratamiento de la fonación para la comunicación en personas con traqueostomía y COVID-19. Se considera para ello las recomendaciones de la literatura existentes a la fecha, bajo un análisis pragmático y basado en nuestra experiencia de atender a más de 561 personas con esta condición. Se exponen las características de la comunicación en esta población, su tratamiento, consideraciones para el uso de técnicas específicas y orientaciones para la mejora de la calidad de vida. Siempre con un enfoque orientado al cuidado y protección de las/os usuarias/os y el equipo de salud, en particular fonoaudiólogas y fonoaudiólogos del país