Manuel Pérez y Pablo Plaza, del AIR Institute, primeros clasificados nacionales y cuartos mundiales en el International CyberEx del INCIBE.

A través del blog de Juan Manuel Corchado nos llega y replicamos esta fantástica noticia: Manuel Pérez y Pablo Plaza, del AIR Institute, primeros clasificados nacionales y cuartos mundiales en el International CyberEx del INCIBE, una iniciativa organizada por Instituto Nacional de Ciberseguridad de España (INCIBE), la Organización de los Estados Americanos (OEA) y el Centro Nacional para la Protección de Infraestructuras Críticas (CNPIC).

Manu y Pablo representaron al AIR Insitute en la competición que reunió durante 8 horas a 80 equipos, con un total de 320 participantes procedentes de 33 países diferentes. España estuvo representada por 8 equipos y compitió con otros 10 países europeos, 18 latinoamericanos, 1 africano, 3 países asiáticos y Estados Unidos.

El ejercicio consistió en una competición por equipos del tipo CTF (Capture The Flag) en la que se resuelven retos de distintas categorías como ingeniería inversa, forense, criptografía y pentesting. Este tipo de actividades tienen como objetivo el fortalecimiento de las capacidades de respuesta ante incidentes cibernéticos.

En el siguiente artículo podéis ver más detalles sobre la competición.

En el marco de Ciberwall Academy podéis aprender sobre estas y otras pericias de la ciberseguridad y las criptomonedas. El curso gratuito, organizado por la USAL, el AIR Institute y la Policía Nacional, tiene como objetivo profundizar en materia de seguridad en internet y en la formación de la sociedad mundial en este ámbito.

Procesos fotoquímicos dentro de las partículas atmosféricas.

Investigadores del Paul Scherrer Institute (PSI) de Suiza, junto con colegas de ETH Zurich y TROPOS, han llevado a cabo un proyecto que buscaba observar procesos fotoquímicos dentro de las partículas atmosféricas y encontrar el efecto de la difusión en la evolución química de estas partículas. Al hacerlo, descubrieron que ciertos radicales son producidos en las partículas atmosféricas, los cuales son preservados dentro las mismas en condiciones atmosféricas cotidianas. Estos radicales pueden ser dañinos para la salud humana. Pablo Corral Arroyo y Peter Alpert, autores de este trabajo, informan sobre sus resultados en la revista Nature Communications. [DESCARGAR PDF]

Pablo Corral Arroyo, uno de los autores de este artículo, es antiguo estudiante de química de la Universidad de Salamanca (promoción 2009-2014) y para nosotros es un enorme orgullo difundir su investigación.

La atmósfera contiene muchas partículas minúsculas en suspensión en el aire que pueden representar un peligro para la salud humana. Las partículas llegan al aire de fuentes naturales como bosques o volcanes. Pero las actividades humanas pueden elevar las concentraciones, alcanzando un nivel crítico y dando lugar a eventos de contaminación atmosférica extrema. Cuantas más partículas floten en el aire, mayor es el riesgo para la salud humana. Las partículas, con un diámetro máximo de diez micrómetros, pueden penetrar profundamente en el tejido pulmonar y ahí ser atrapadas. Estas partículas contienen especies reactivas de oxígeno, también llamadas radicales de oxígeno (ROs), que pueden dañar las células de los pulmones. A parte de transportar ROs a los pulmones, las partículas también tienen la capacidad de generar ROs una vez dentro de los éstos porque contienen sustancias que reaccionan con oxígeno, como cobre o hierro. Estos ROs reaccionan con los ácidos grasos insaturados del cuerpo, que luego ya no pueden servir como bloques de construcción para las células. Los médicos atribuyen neumonía, asma y varias otras enfermedades respiratorias a estos procesos. Incluso el cáncer podría desencadenarse, ya que las ROs también pueden dañar el ADN del material genético.

Desde hace tiempo se sabe que ciertas especies reactivas de oxígeno ya están presentes en partículas en la atmósfera, y que ingresan a nuestro cuerpo (como los ROs) a través del aire que respiramos. Estudios anteriores han analizado las partículas de aerosol con espectrómetros de masas para determinar su composición, pero eso no le da ninguna información sobre la estructura interna de las partículas individuales y lo que está sucediendo dentro de ellas.

En este proyecto los investigadores de Paul Scherrer Institute utilizaron una microscopía de rayos X para observar detalladamente la evolución química de las partículas de aerosol cuando se producen reacciones fotoquímicas dentro de las mismas: “Utilizamos luz del sincrotrón de Paul Scherrer Institute (Swiss Light Source, SLS) para obtener imágenes de partículas mientras transcurrían dentro de ellas reacciones fotoquímicas. No solo pudimos ver esas partículas con una resolución de menos de un micrómetro, sino incluso determinar la evolución de la composición química dentro de las mismas. Utilizamos un reactor desarrollado en nuestro grupo, en el que se pueden simular condiciones ambientales atmosféricas. Puede regular con precisión la temperatura, la humedad y la exposición al gas, y tiene una fuente de luz LED ultravioleta que representa la radiación solar.” explica Pablo Corral Arroyo. Los investigadores examinaron partículas que contienen componentes orgánicos y hierro. En la atmósfera, estos componentes se combinan para formar complejos de hierro, que reaccionan por medio de luz solar, produciendo radicales orgánicos o radicales de carbono (RCs), que a su vez producen ROs cuando hay oxígeno disponible.

Imaged photochemical and oxidative cycling of iron(III)-citrate (FeIIICit) inside single aerosol particles.

Las partículas atmosféricas pueden ser muy viscosas, como un chicle o incluso como una piedra, o líquidas como el agua, dependiendo de su composición y de las condiciones atmosféricas (temperatura y humedad). Por esta razón, la difusión de oxígeno y de ROs a través de ellas puede llegar a ser muy lenta. Los investigadores de Paul Scherrer Institute encontraron que en un día húmedo (partículas no son viscosas), una gran proporción de estos ROs difundiría fuera de las partículas al aire. En ese caso, ya no representa un peligro adicional si inhalamos las partículas, que contienen menos ROs. “Sin embargo, en un día seco, cuando las partículas son viscosas, estos radicales se acumulan dentro de las partículas y consumen todo el oxígeno disponible en segundos y los ROs y RCs permanezcan atrapados en la partícula”, puntualiza Peter Alpert, “Cuando estas partículas entran en los pulmones se encuentran con condiciones de humedad alta, por lo que los ROs acumulados pueden ser liberados y los RCs pueden reaccionar con el oxígeno, que rápidamente difunde dentro de las partículas, produciendo más ROs, los que a su vez también son liberados.”

En su estudio en Nature Communications indican que las concentraciones más altas de ROs y RCs se forman a través de la interacción del hierro y los compuestos orgánicos en las condiciones climáticas usuales: por debajo del 60 % de humedad y temperaturas alrededor de los 20 °C, también condiciones típicas de las zonas de interior. “Como hemos determinado ahora, estas fuentes de radicales conocidas pueden reforzarse significativamente en condiciones diarias completamente normales”, remarcan los autores “Aproximadamente una de cada veinte partículas es orgánica y contiene hierro.”

Estas reacciones no están limitadas a complejos de hierro. “Sospechamos que estos procesos ocurren con otras especies con actividad fotoquímica presentes en partículas atmosféricas. Quinonas, imidazoles u otros complejos de metales son otras especies que podrían reaccionar de esta forma”, concluye Pablo Corral Arroyo.

Publicación original:

“Photolytic Radical Persistence due to Anoxia in Viscous Aerosol Particles” Peter A. Alpert, Jing Dou, Pablo Corral Arroyo, Frederic Schneider, Jacinta Xto, Beiping Luo, Thomas Peter, Thomas Huthwelker, Camelia N. Borca, Katja D. Henzler, Thomas Schaefer, Hartmut Herrmann, Jörg Raabe, Benjamin Watts, Ulrich K. Krieger, Markus Ammann. Nature Communications, 12, 1769 (2021)

DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-021-21913-x

Cómo estudiar el clima de la Tierra desde la Estación Espacial Internacional.

Todos hemos observado alguna vez el cielo con la curiosidad de querer saber qué hay en el resto del universo. A 250 millas sobre nuestro planeta, la Estación Espacial Internacional mira hacia el pasado.

En el exterior de varios de los módulos de la estación están varios instrumentos de observación de la Tierra, incluyendo una extremidad llena de cámaras, cajas y herramientas que cuelgan del borde del Módulo Experimental Japonés (JEM) de la estación. Los CubeSats de observación de la Tierra se despliegan regularmente desde la esclusa de aire de la estación y los astronautas hacen fotos del planeta desde las ventanas del laboratorio en órbita. La estación incluso realiza experimentos de ciencias de la Tierra. Todo este trabajo proporciona información sobre el clima y cómo prepararnos para los cambios venideros.

diagrama animado del modulo experimental

“Si no tiene una buena comprensión de cómo pueden cambiar las cosas, está en una posición muy pobre para poder manejarlo cuando lo hagan”, dice William Stefanov, gerente de la Oficina de Ciencias de la Exploración en el Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston. Las condiciones del tiempo reflejan las condiciones de la atmósfera durante un corto período de tiempo, y el clima es la forma en que la atmósfera se “comporta” durante décadas, cientos de años o incluso períodos de tiempo geológico, dice Stefanov.

Eso significa que los factores que influyen en nuestro clima deben ser rastreados durante largos períodos. Sus más de 20 años en órbita hacen de la estación espacial un lugar muy adecuado para recopilar estos datos a largo plazo. La información combinada crea un conjunto de datos único que nos ayuda a informar las decisiones climáticas y potencialmente desarrollar soluciones a los problemas ambientales.

Ojos en la tierra

La estación espacial ofrece una perspectiva planetaria única con una trayectoria orbital que pasa por más del 90 por ciento de la población de la Tierra. Sus aproximadamente 52 grados de inclinación orbital permiten que los astronautas y las cargas útiles de observación de la Tierra vean salir y ponerse el sol 16 veces al día en todo el mundo. “Esa órbita permite que la estación espacial pase sobre diferentes puntos de la Tierra en diferentes momentos del día o de la noche y recopile datos. Es un conjunto de datos fundamentalmente diferente al que la mayoría de los otros instrumentos de detección remota recopilan en satélites en vuelo libre,” dice Stefanov.

Montadas en el exterior del laboratorio en órbita, las cargas útiles internacionales como ECOSTRESS, GEDI, OCO-3, DESIS, TSIS (también conocido como TSIS-1) e HISUI recopilan individualmente datos relacionados con el clima. En combinación, proporcionan un conjunto único de medidas que podrían impulsar la vanguardia de la investigación ambiental. “El equipo de OCO-3 quiere comprender las plantas y su papel en el ciclo del carbono”, dice Annmarie Eldering, científica del proyecto OCO-3. “Resulta que nuestro vecino de la estación espacial, ECOSTRESS, está analizando cómo responden las plantas al estrés. Y luego está GEDI, que analiza la cantidad de material vegetal que hay en el suelo. Los científicos que están pensando en las plantas y su papel en el ciclo del carbono están muy emocionados. Hemos escuchado muchas discusiones sobre cómo podemos usar todos los datos juntos para comprender mejor las plantas “.

imagen animada del modelo atmosférico

OCO-2, predecesor de OCO-3, los datos integrados en un modelo atmosférico
muestran los niveles de dióxido de carbono atmosférico sobre la Tierra.
Crédito: NASA

El sensor OCO-3 utiliza reflejos de la luz solar a través de la atmósfera para medir variaciones en el dióxido de carbono atmosférico, observando cambios de menos de una parte por millón. “La mayoría de los gases como el ozono, el monóxido de carbono o el vapor de agua duplican o triplican su concentración atmosférica cuando están contaminados, por lo que es bastante fácil de detectar. Pero para el dióxido de carbono, es excepcionalmente difícil ver los cambios”, dice Eldering. Medir esos pequeños cambios podría ser clave para responder preguntas de muchos años sobre el dióxido de carbono atmosférico. “Afortunadamente para nosotros, las plantas y el océano absorben aproximadamente la mitad de las emisiones de dióxido de carbono generadas por el hombre cada año. Pero todavía existen misterios en torno a cómo lo hacen, por qué la cantidad es diferente cada año y cómo se producirá la absorción en el futuro”, puntualiza. “Nuestros datos están destinados a ayudar a responder ese tipo de preguntas”.

El almacenamiento y la eliminación de carbono también se ha investigado tanto dentro como fuera de la estación. El fotobiorreactor examinó si las microalgas podrían ayudar a cerrar el ciclo de carbono en los sistemas de soporte vital, y el Experimento de Kuwait: E. coli C5 estudió el efecto de la microgravedad en las bacterias E. coli que fueron modificadas para consumir dióxido de carbono como fuente de alimento. Las imágenes tomadas por la antigua carga útil HICO de la estación espacial incluso ayudaron a desarrollar un algoritmo para detectar floraciones de algas nocivas. Las algas juegan un papel importante en el ciclo global del carbono y las floraciones son responsables de gran parte de la absorción de carbono del océano.

CLARREO Pathfinder, cuyo lanzamiento está previsto para los próximos años, planea estudiar el clima de la Tierra tomando medidas de la luz solar reflejada por la Tierra y la Luna con una incertidumbre de cinco a diez veces menor que las medidas de los sensores existentes.

imagen de la Tierra tomada desde la estación espacial

El elemento humano

Pero, no se trata solo de sensores que monitorean nuestro planeta desde las alturas, la gente también lo hace. Las ventanas de la estación espacial brindan una oportunidad para la fotografía de astronautas y la recopilación manual de datos climáticos. Los astronautas han tomado más de 4 millones de imágenes de la Tierra desde el espacio (más de 3,5 millones desde la estación espacial), lo que contribuye a uno de los registros más antiguos de cómo ha cambiado la Tierra a lo largo del tiempo. Las Observaciones de la Tierra por la triplicación actualmente respalda una serie de estudios de iluminación nocturna urbana, monitoreo de glaciares y volcanes, y estudios de procesos atmosféricos afectados por poderosas erupciones volcánicas. Las imágenes también se utilizan en investigaciones ecológicas, incluyendo un proyecto colaborativo llamado AMASS, que rastreó las rutas de migración de las aves y los efectos de los cambios que ocurren a lo largo de esas rutas.

Estas imágenes también apoyan los esfuerzos de socorro en casos de desastre para eventos como huracanes e incendios forestales. Después de recibir la notificación de que ocurrió un desastre natural, los científicos en tierra determinan si la tripulación podrá ver esa área mientras orbita por encima. Si es así, la tripulación captura y envía imágenes a la Tierra. Luego, las imágenes se georreferencian para que las utilicen los equipos de peligro en el suelo. Las imágenes de astronautas han sido útiles para eventos de incendios forestales, por ejemplo, mostrando a los socorristas hacia dónde se dirige la columna de humo.

imagen del astronauta tomando fotos

Los miembros de la tripulación de la Expedición 60 se turnan para capturar imágenes desde la cúpula dentro de la Estación Espacial Internacional del huracán Dorian.
Crédito: NASA

Más allá de la estación

La Estación extiende su impacto en la ciencia climática al desplegar CubeSats en órbita terrestre baja. Estos dispositivos del tamaño de una caja de zapatos, que contienen demostraciones de tecnología o prueban nuevos tipos de ciencia climática, se lanzan a la estación junto con miles de libras de otras investigaciones de investigación y suministros de carga. Los astronautas los descargan y los preparan en la estación y luego los despliegan fuera de la esclusa de aire de la estación.

Se han lanzado más de 250 CubeSats desde la estación, incluyendo muchas cargas útiles centradas en el clima. Por ejemplo:

• El NanoRacks-MinXSS CubeSat diseñado por estudiantes tenía como objetivo una mejor comprensión de la energía de los rayos X solares y cómo afecta a las capas de la atmósfera superior de la Tierra.

• El satélite DIWATA-1 proporciona información de teledetección a Filipinas mediante la observación de desastres meteorológicos como tifones y lluvias intensas localizadas.

• El HARP CubeSat nos ayuda a comprender mejor cómo las nubes y los aerosoles impactan el tiempo, el clima y la calidad del aire.

A medida que cambia el clima de la Tierra, la Estación Espacial Internacional estará observando desde las alturas, lo que ayudará a proporcionar información única necesaria para mantener nuestro planeta seguro.


Fuente: NASA

Nuevos medios de contraste multimodales para diagnóstico por imagen.

Álvaro García Ramos. Nuevos medios de contraste multimodales para diagnóstico por imagen. [Tesis doctoral], 2021. Universidad de Alcalá.

Siempre es un placer para nosotros dar noticia de los antiguos alumnos de Zacut y de sus avances a lo largo de los años. En esta ocasión aplaudimos a Álvaro García Ramos, antiguo alumno de la Facultad de Química (2009-2015) que acaba de defender su interesante Tesis doctoral en la Universidad de Alcalá de Henares, recibiendo la máxima nota. Cabe mencionar que es  la primera Tesis Industrial defendida en la Universidad de Alcalá, por lo que felicitamos doblemente al autor.

Al ser una Tesis Industrial, la experimentación se ha realizado en Justesa Imagen SAU (Grupo Juste), el tutor ha sido de la Universidad de Alcalá y los directores han sido personal de Justesa Imagen SAU.

RESUMEN

Este trabajo de investigación surgió de la necesidad de solventar algunas de las principales limitaciones existentes en el mercado actual de los medios de contraste utilizados en el campo del diagnóstico por imagen. Entre ellas, se encuentra la escasez de medios de contraste que puedan ser utilizados tanto de manera independiente en diferentes técnicas de este campo, como en una combinación de ellas. Además, se busca que estos medios permitan mejorar la visualización de ciertas partes del cuerpo, como por ejemplo el hígado, para las que actualmente no se han desarrollado un gran número de medios de contraste realmente efectivos. La extensa experiencia en el campo del diagnóstico por imagen de la empresa Justesa Imagen S.A.U. (Grupo Juste), en la que se ha llevado a cabo la presente tesis doctoral, ha servido para dar respuesta y soporte a la problemática planteada. 

La investigación realizada se podría considerar como multidisciplinar debido a que se han utilizado aplicaciones y conocimientos de diversos campos científicos, como son la química analítica, química orgánica, química inorgánica, química médica, biología, radioquímica, farmacología o farmacocinética.

Una búsqueda bibliográfica exhaustiva y un planteamiento claro de los objetivos a llevar a cabo, ha conducido a la síntesis de unos compuestos con unas características que posibilitan su uso como medios de contraste en el campo del diagnóstico por imagen. Para ello, se ha utilizado un proceso sintético que consta de nueve etapas, en las que se han conseguido obtener un buen rendimiento individual. Se han desarrollado una serie de métodos analíticos con el fin de realizar el seguimiento de las reacciones realizadas y de verificar que los compuestos fabricados tienen una pureza adecuada. Además, se ha realizado una caracterización espectroscópica por medio de diferentes técnicas como 1H RMN, 13C RMN, espectro infrarrojo, punto de fusión, análisis de masas y análisis elemental (microanálisis) que han confirmado su identidad.

Una vez obtenidos los productos cabeza de serie, se han evaluado una serie de parámetros fisicoquímicos como la osmolalidad, solubilidad, coeficiente de reparto, afinidad por proteínas plasmáticas, relajatividad y número de aguas de coordinación y se han comparado con otros medios de contraste que se utilizan en el campo del diagnóstico por imagen como el ácido acetrizoico (rayos X) y el gadobutrol (iRM). Según los resultados obtenidos, se puede concluir que los compuestos obtenidos podrían ser utilizados como medios de contraste en imagen multimodal. También se ha demostrado la seguridad de dichos productos, para lo que se han llevado a cabo estudios in silico e in vitro de estabilidad metabólica, citotoxicidad, mutagenicidad y biodegradabilidad; estableciendo como prioridad la reducción de la investigación con animales. 

Posteriormente se realizaron los estudios de caracterización biológica en las diferentes técnicas de diagnóstico por imagen para los compuestos sintetizados en la presente tesis doctoral. Tanto en iRM como en TAC se obtuvieron buenos resultados en el estudio de calibrador (phantom) y en la imagen in vivo, ya que se pudieron visualizar ciertos órganos del cuerpo humano que eran objeto del presente trabajo de investigación. Además, en la combinación de técnicas de PET/TAC se pudo evaluar la relación de la señal obtenida en los distintos órganos objeto de estudio, a partir de imágenes in vivo y un estudio farmacocinético realizado en función de la dosis del producto administrada.

Con todos estos resultados se ha podido confirmar el uso de los compuestos sintetizados como medios de contraste multimodales para la visualización de diferentes órganos como el corazón, el hígado y los riñones. 

EL AUTOR

  • Licenciatura en Ciencias Químicas. Universidad de Salamanca (2009-2014).
    Prácticas tuteladas en laboratorio Físico-Químico e Instrumental Aquimisa Laboratorios, Salamanca.
  • Presentación de comunicación tipo Póster: Determinación de posibles biomarcadores de cáncer de pulmón mediante HS-PTV-GC-MS. XX Reunión de la Sociedad Española de Química Analítica (SEQA). (Santiago de Compostela, 01-03 julio de 2015).
  • Universidad de Salamanca. Máster de Evaluación y Diseño de Medicamentos, Farmacia (2014–2015). Especialidad en Gestión y Producción en la Industria Farmacéutica.
  • Trabajo de Fin de Máster (TFM): Estrategia de lanzamiento de un fármaco hipolipemiante. (2015). Aplicación de una serie de técnicas en el ámbito de un departamento de Marketing farmacéutico con el fin de comercializar un medicamento hipolipemiante, Merkava®, en el territorio español.
  • Universidad de Alcalá. Doctorado Industrial en JUSTESA IMAGEN SAU (Grupo Juste) en colaboración con la Universidad de Alcalá de Henares. (2017 – 2021)
    Tesis doctoral: Nuevos medios de contraste multimodales para diagnóstico por imagen. (2021). Universidad de Alcalá. Primera tesis industrial defendida en esta Universidad.
  • Desarrolla su labor profesional (desde 2015 hasta la actualidad) en Grupo Juste, grupo empresarial dedicado al sector químico y farmacéutico con sede en Coslada, Madrid, donde actualmente es el responsable del departamento de i+d

Sistema de inteligencia epidemiológica para frenar la COVID.

El grupo de investigación BISITE de la Universidad de Salamanca trabaja en el desarrollo de un sistema de inteligencia epidemiológica que permita la obtención, uso, acceso e interpretación de datos sobre el coronavirus. La investigación se está realizando y aplicando en Caldas, Colombia, con la finalidad de aportar información veraz y facilitar la toma de decisiones en cuanto a la evolución de la pandemia en la localidad.

Desde BISITE se ha diseñado una plataforma de Registro COVID, en la cual se recogen los datos de personas contagiadas o con sospechas de estarlo, a fin de unificarlas con los datos de otras fuentes para la georreferenciación de la información. Este sistema se refuerza con mecanismos de machine learning, con el objetivo de generar estimaciones en función de la población que se ha contagiado. Asimismo, utiliza estrategias para que el modelo se adapte a los cambios de la población, con cuadros de mando sencillos para facilitar a las instituciones competentes actuar de acuerdo a los indicadores presentados.

Inteligencia artificial para mitigar la Covid-19

El desarrollo también ha contado con el diseño de un sistema híbrido de inteligencia artificial, que utiliza varios modelos inteligentes para predecir la evolución de la pandemia con respecto a los contagios y fallecidos, además de permitir el control de los recursos sanitarios en los hospitales y distribuirlos eficazmente de acuerdo con la cantidad de pacientes ingresados.

Este proyecto ha sido posible gracias a una iniciativa financiada por el Gobierno de Colombia para desarrollar acciones que ayuden a mitigar los problemas causados por la Covid-19. El proyecto ha sido impulsado por la Universidad de Caldas con un grupo de investigadores de distintas facultades, el programa Telesalud y la importante labor del investigador principal, el rector Alejandro Ceballos Márquez, quien ha reunido a investigadores de distintas instituciones nacionales e internacionales, como es el caso del grupo BISITE, la Universidad de la Isla del Príncipe Eduardo (Canadá), la Universidad Austral de Chile, el Instituto de Investigación y Tecnología de Alimentos (IRTA), el Centro de Bioinformática y Bilogía Computacional de Colombia y organismos gubernamentales como la Dirección Territorial de Salud de Caldas y la Alcaldía de Manizales.

Artículo publicado en El Mundo en la sección Innovadores el pasado 6 de abril

Fuente: Corchado.net