Design of protein-nanomaterial hybrids as tools for sensing, imaging and bioelectronics

217 p.El diseño de proteínas permite construir herramientas nanotecnológicas adaptadas para su uso en campos como la biomedicina o la industria. Las proteínas de repetición CTPR son una buena opción para desarrollar nano-herramientas dada su estructura modular y tolerancia a mutaciones, lo que permite combinar módulos funcionalizados sin comprometer la estabilidad de la proteína. Además, las proteínas CTPR pueden modificarse para desarrollar módulos que coordinan metales, lo que permite la unión de nanomateriales metálicos con propiedades interesantes como las nanopartículas de oro, o la síntesis de nanocristales metálicos in situ. En la presente tesis doctoral se propone un sistema modular de proteínas CTPR funcionalizadas con nanomateriales metálicos para su aplicación como herramientas nanotecnológicas en sensórica, imagen y bioelectrónica. Para ello, primero se establece un diseño de CTPR con residuos de coordinación de metales y se estudia en profundidad las propiedades fotoluminiscentes que emergen de nanocristales de oro coordinados a dichas CTPR. A continuación, se elaboran diseños de CTPR coordinando nanomateriales metálicos y se aplican como sensores de parámetros ambientales, como la temperatura o la presencia de iones metálicos; como sondas fluorescentes para detección correlativa de orgánulos celulares usando microscopía de fluorescencia y fluorescencia de rayos-X; y como bloques de construcción para elaborar biomateriales conductores

Implementation and study of a true random number generator

Securing information has been a concern throughout history. Especially nowadays since many user applications such as smart cards or Internet connections deal with sensible data. To protect this information dfferent cryptography protocols are used. These are algorithms that encapsulate the data by ciphering it. However, this is done by programming an application to run a digital mathematical function. This means that it is also possible to program malign applications to decode the cipher. In order to avoid this it is necessary to add unpredictability or randomness to the encoding process which can be done by employing a Random Number Generator. A RNG can be implemented in both software and hardware; however, a truly unpredictable sequence is not achieved through a digital process governed by mathematical formulae. This results in most RNGs producing a form of pseudo-randomness. A True Random Number Generator must be implemented on a technology that allows it to harvest entropy from an unpredictable or even chaotic physical process. This is why TRNGs are designed and implemented for hardware. In fact, it is possible to gather entropy through integrated circuits like ASICs or FPGAs. The objective of this project is to design and implement a TRNG on FPGA technology because its pre-defined logic blocks that only require a small amount of resources make it an appealing solution. First, an analysis of typical RNG designs is presented to understand the between a pseudo-RNG and a TRNG. Once this is stablished, the specific ways of designing TRNGs for integrated circuits are delved into. Moreover, the need for evaluation of the quality of randomness is also stated. This is ensured by a battery of tests that study the statistical properties of the output of a RNG. Secondly, the TRNG design proposals by B ohl on which this project is based on are introduced and analyzed before creating the design and implementation. Afterwards, the four experiments performed are explained. It was decided to first test the behavior of the TRNG at different frequencies to decide which provided randomness with the best quality. Afterwards, the TRNG was placed in different areas of the FPGA at the optimal frequency to test the variability of the device. A third experiment consisted of comparing these results in more devices to further study the variability. The final experiment consisted on forcing a reset of the circuit to ensure that the TRNG was resilient against this type of attacks. Last but not least, the results are summarized and several future developments are presented. After this the legal aspects and management of the project are explained.La protección de información ha sido una constante preocupación a lo largo de la historia. Especialmente hoy en día debido a las muchas aplicaciones que manejan datos confidenciales como tarjetas inteligentes o conexiones a Internet. Para proteger esta información diferentes protocolos criptográficos son usados. Estos son algoritmos que cifran los datos para encapsularlos. Sin embargo, esto se hace programando una aplicación que corre una formula matemática digital. Esto significa que también es posible programar aplicaciones maliciosas para decodificar el cifrado. Para poder evitar esto es necesario añadir aleatoriedad o un elemento impredecible al proceso de codificación. Esto puede hacerse empleando un Generador de Números Aleatorios cuyas siglas en inglés son RNG. Es posible implementar un RNG tanto en software como en hardware; sin embargo, una secuencia realmente impredecible no se puede generar a través de un proceso digital basado en la computación de fórmulas matemáticas. Esto es lo que hace que la mayoría de RNGs produzcan una especie de pseudo-aleatoriedad. Un Generador de Números Realmente Aleatorios (True Random Number Generator o TRNG) debe ser implementado en una tecnología que le permita extraer entropía de un proceso físico impredecible o caótico. Es por esto que los TRNG se implementan en hardware. De hecho, es posible obtener entropía a través de circuitos integrados como ASICs o FPGAs. El objetivo de este proyecto es diseñar e implementar un TRNG en tecnología FPGA puesto que sus bloques lógicos prede finidos que solo necesitan unos recursos reducidos la convierten en una solución atractiva. Se empieza por presentar un análisis de los diseños de RNG típicos para comprender la diferencia entre generadores pseudo aleatorios y TRNGs. Tras esto, se especifica la forma en la que los TRNGs se diseñan para circuitos integrados. Además, se expone la necesidad de evaluar la calidad de la aleatoriedad que se genera. Esta se comprueba a través de una batería de tests que estudian las propiedades estadísticas del output del TRNG. A continuación, las propuestas de diseño de TRNGs de Böhl en las que este proyecto se basa son introducidas y analizadas seguidas del diseño e implementación propios. Tras lo cual se explican los cuatro experimentos realizados. Primero se decidió comprobar el comportamiento del TRNG a diferentes frecuencias con el fin de determinar a cuál de ellas se producía la aleatoriedad de mayor calidad. Segundo, el TRNG fue posicionado en diferentes áreas de la FPGA a la frecuencia óptima para evaluar la variabilidad de la placa. El tercer experimento explora aún más la variabilidad al realizar el experimento anterior en otras placas. El último experimento consistió en forzar un reset del circuito para comprobar la resistencia TRNG ante ataque de este tipo. Finalmente, los resultados obtenidos se presentan resumidos junto con varias propuestas de mejoras futuras. Tras ello se muestran los aspectos legales del proyecto y su gestión.Ingeniería en Tecnologías de Telecomunicació

Sistema para la extracción automática de Información en archivos de texto plano generados por bases de datos

El “Sistema para la extracción automática de información en archivos de texto plano generados por bases de datos”, es un sistema que consta básicamente de dos fases. En la primera fase depura los archivos de tags (separadores) y otros símbolos que son generados en la base de datos los cuáles tienen un formato bien estructurado para ser enviado a una impresora, pero que carecen de relevancia al momento de ser visualizados en un formato de texto plano es decir, no ordenado, sin saltos de línea y que por sus características, algunos signos ni si quiera se visualizan, tampoco son candidatos a ningún tipo de edición. En esta primera fase se prepara el archivo para posteriormente, en la segunda fase importarlo desde el mismo sistema a un archivo con diagramación que si permita la libre manipulación del documento. Éste sistema fue diseñado para auxiliar en el área de Control Escolar de la Unidad Académica Profesional Nezahualcóyotl, departamento que al inicio de cada período escolar suministra las listas que utilizarán los docentes durante todo el curso para registrar sus evaluaciones así como las asistencias de los alumnos. Se estima que el tiempo promedio invertido para todo el proceso incluyendo la descarga, exportación y edición de cada lista es de 15 minutos, considerando que se ofertan 4 licenciaturas diferentes en dos turnos, y un promedio de 30 UA en cada una, podemos calcular que se trabaja sobre un total de 240 listas, lo que requiere un mínimo de 60 horas de trabajo. Aunque este programa fue especialmente creado para auxiliar en una tarea determinada en el departamento de Control Escolar también puede usarse en otras áreas que requieran de un pre-procesamiento de datos para su posterior exportación a otra extensión. Por ejemplo tiene una gran utilidad en el área contable debido a que usualmente los manejadores de bases de datos importan los archivos con extensión .txt, pero es necesario manipular los datos a través de un programa que contenga funciones matemáticas como lo es Excel. Es cierto que Excel ya cuenta con una herramienta para la exportación e importación de archivos de otra extensión, sin embargo es necesario que el archivo que se va a exportar contenga la estructura del archivo final, es decir el número concreto e idéntico de columnas ya ordenadas, porque así se almacenará con ese mismo formato todo el documento. Sin embargo, en el caso de las listas de asignaturas dicha herramienta no es eficaz porque éstas contienen un encabezado en un formato de alineación centrado que contiene un logotipo, así como el nombre de la Universidad, el nombre de la Unidad Académica, el nombre de la materia, el número de asignatura, el nombre del profesor y el período, por lo tanto se desconfigura al aplicarle el mismo formato de distribución de columnas que es necesario para el resto del documento. Tomando en cuenta los requerimientos que se establecen en el programa de Control Escolar de la UAEM para poder ejecutarse, así como también la velocidad del proveedor del servicio de internet y las herramientas con las que cuenta Excel para dicho proceso, resulta un proceso muy costoso en tiempo. Por lo anteriormente expuesto se busca reducir significativamente, por medio de un sistema auxiliar, el tiempo y trabajo invertido hasta ahora en esta tarea, al menos en un 80% debido a que aún queda la limitante de la velocidad de descarga de los archivos. Al automatizar este proceso se espera como consecuencia inmediata agilizar la entrega de las listas a las coordinaciones correspondientes

A comprehensive model of adjustment to pain in the co-occurrence of PTSD and chronic musculoskeletal pain: vulnerability and protective pathways

There are a significant comorbidity between PTSD and chronic pain. Thus, studies clarifying the vulnerability and protective variables and mechanisms associated with PTSD and chronic pain are needed. The aim of this study was to examine the association between trauma, resilience, PTSD symptoms, and the variables included in the fear-avoidance models (anxiety sensitivity, catastrophizing, fear-avoidance beliefs, fear of pain, pain hypervigilance) as well as pain acceptance and experiential avoidance in explaining adjustment to chronic pain (pain intensity, pain-related disability and emotional distress). Method: the sample consisted of 229 patients with chronic musculoskeletal back pain. Results: Structural Equation Modelling was used. Statistical tests indicated that the hypothesized model adequately fitted the data (RMSEA = .07; CFI = .99; NNFI = .98; TLI = .96). The χ2 test was significant (χ2 (8) = 19.25, χ2 /dl = 2.40, p = .014). The results provided support for the hypothesized model. All the standardized path coefficients were significant (p < .05). Conclusions: This study provides empirical support for the potential role of PTSD symptoms in fear-avoidance models of chronic pain, and may provide support for the diathesis-stress model of pain. It is the first comprehensive model of adjustment to pain to consider vulnerability and protective adaptation mechanisms in patients who have undergone a traumatic event. The study highlights the importance of a comprehensive framework of reference to understand the comorbidity of PTSD and chronic musculoskeletal pain, and the need to provide well-designed treatment programs for the simultaneous treatment of these conditions.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

The use of games to learn French as a foreign language

Nous menons à bien trois activités réalisées à partir de l’expérience vécue en tant que stagiaire dans une école primaire publique située à Murcia. Les activités ont été réalisées dans une classe de français de sixième année d’Éducation Primaire. Nous avons opté pour l’approche communicative, comme alternative et innovation éducative. Dans cette recherche nous envisageons la réalisation de différents jeux pour apprendre le français et vérifier que grâce aux activités ludiques, les apprenants activent leurs connaissances et favorisent les relations positives entre eux.On the basis of the experience gained while doing an internship in a primary school located in Murcia, three activities have been carried out. These activities have been executed in a sixth grade French class. The approach taken is a communicative one, as an alternative and an educational innovation. In this investigation, the use of several games has been foreseen in order to learn French and prove that this type of ludic activities can both activate knowledge and foster positive relations among the student

Postnatal exposure to organic pollutants in maternal milk in north-western Spain

Financiado para publicación en acceso aberto: Universidade de Vigo/CISUGEvaluation of postnatal exposure to organic pollutants is especially important for suckling infants during breastfeeding, a crucial perinatal growth period when organs and hormonal systems develop. We determined levels of 60 pollutants, including organochlorine pesticides (OCPs), organophosphorus pesticides (OPPs), pyrethroids (PYRs), polychlorinated biphenyls (PCBs), polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), and polybrominated diphenyl ethers (PBDEs), in 81 breast milk samples from breastfeeding mothers from Santiago de Compostela (north-western Spain). For most detected organic pollutants, levels were correlated with the season of milk sampling, maternal age at delivery, and place of residence. Dietary consumption habits (eggs, molluscs, and vegetable oils) were also correlated with OCP, OPP, PCB, PBDE and PYR levels. We also assessed the risk to infant health of exposure to organic pollutants in breast milk. PAHs, OCPs, OPPs, and PYRs accounted for almost 95% of the targeted organic pollutants in the samples analysed.Xunta de Galicia | Ref. GRC-ED431C 2022/35Instituto de Salud Carlos III (ISCIII) | Ref. RD21/ 001

Play as an educational remedy for teaching FLE in Primary Education

Nous présentons une recherche d’information qui démontre que la réalisation de différents jeux pour apprendre le français active les connaissances des élèves, et favorise aussi les bonnes relations entre eux. Le jeu en classe de langue étrangère de primaire est une méthode qui aide les élèves à résoudre des problèmes. Le déroulement des activités ludiques à travers les jeux encourage la communication orale parmi les élèves pour apprendre une langue étrangère. En outre, les activités ludiques finissent avec la monotonie et les élèves apprennent d’une façon plus amusante.We present a study that shows that different playing games in order to learn French activates student’s knowledge and helps their interpersonal relationships. Games in foreign language class are a methodology that helps students solve problems in primary school. The development of playful activities through games encourages verbal communication among students in order to learn a foreign language. Moreover, playful activities leave monotony behind and students learn in a funnier way

Do charges to freight trucks and trains in the European Union reflect their social marginal costs? Application to the case of Spain

In the last few years, the European Union (EU) has become greatly concerned about the environmental costs of road transport in Europe as a result of the constant growth in the market share of trucks and the steady decline in the market share of railroads. In order to reverse this trend, the EU is promoting the implementation of additional charges for heavy goods vehicles (HGV) on the trunk roads of the EU countries. However, the EU policy is being criticised because it does not address the implementation of charges to internalise the external costs produced by automobiles and other transport modes such as railroad. In this paper, we first describe the evolution of the HGV charging policy in the EU, and then assess its practical implementation across different European countries. Second, and of greater significance, by using the case study of Spain, we evaluate to what extent the current fees on trucks and trains reflect their social marginal costs, and consequently lead to an allocative-efficient outcome. We found that for the average case in Spain the truck industry meets more of the marginal social cost produced by it than does the freight railroad industry. The reason for this lies in the large sums of money paid by truck companies in fuel taxes, and the subsidies that continue to be granted by the government to the railroads