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Biopsia selectiva del ganglio centinela en el cáncer diferenciado de tiroides: rendimiento diagnóstico y validación clínica

  • Sabaté Fernández, Monica
El objetivo de este trabajo es evaluar y validar la biopsia selectiva del ganglio centinela para la estadificación ganglionar del cáncer diferenciado de tiroides. Demostrar que puede modificar la técnica quirúrgica e individualizar su abordaje, ya sea evitando el vaciamiento central o extendiendo la linfadenectomía a niveles no incluidos habitualmente. Con ello, se podría seleccionar a los pacientes de mayor riesgo y ajustar su posterior seguimiento y tratamiento al riesgo oncológico. Se estudiaron 33 pacientes con cáncer diferenciado de tiroides T1-T2 y ausencia aparente de afectación ganglionar metastásica por ecografía prequirúrgica (28 mujeres, edad media 50,6 años). A todos ellos se les administró una dosis de 4mCi de 99mTc-Nanocoloide intratiroideo mediante ecografía y se realizó linfogammagrafía/SPECT-CT el día antes de la cirugía. En todos los casos se realizó tiroidectomía seguida de la exéresis de los ganglios centinela detectados mediante sonda y posteriormente la linfadenectomía central y lateral si precisaba. Se detectó al menos un ganglio centinela en 32 de los 33 pacientes, con un total de 448 ganglios y una media de 14 ganglios y 3,5 ganglios centinela por paciente. Los ganglios centinela se localizaron mayoritariamente en el compartimento central (78,1%) y con alta frecuencia también en el compartimento lateral ipsilateral (62,5%). Un 40,6% de los pacientes orientados por ecografía como N0 presentaron ganglios centinela con metástasis. La estrategia quirúrgica se hubiera modificado en el 71,9% de los pacientes, evitando el vaciamiento central en un 59,4% y extendiendo el vaciamiento lateral en un 12,5% de los pacientes. A pesar de que la aplicación de la técnica del ganglio centinela en la práctica clínica podría reducir la tasa de complicaciones, en este estudio realizado por cirujanos expertos, la tasa de complicaciones fue baja y similar a la observada en estudios que incluyen el vaciamiento central profiláctico en su protocolo. Y finalmente, se obtuvo una sensibilidad del 86,7%, una especificidad del 100% y una exactitud del 93,8%, con VVP del 100% y VPN del 89%. Los resultados obtenidos en esta serie y en nuestro medio demuestran que la técnica del ganglio centinela se puede aplicar con seguridad como método diagnóstico de la extensión ganglionar en el cáncer diferenciado de tiroides. Por lo tanto, es válida para implementarse en la rutina asistencial en el tratamiento quirúrgico de los pacientes con cáncer diferenciado de tiroides T1-T2 N0., The aim of this study is to evaluate and validate the selective biopsy of the sentinel lymph node for nodal staging of patients with differentiated thyroid cancer. To demonstrate that it can change and individualize surgical approach either avoiding central compartment lymphadenectomy or extending it to levels not usually included. And to select patents with higher risk and adjust their subsequent monitoring and treatment to oncologic risk. 33 patients with differentiated thyroid cancer, T1- T2, and apparent absence of lymph node metastases at the preoperative ultrasonography were analized (28 women, mean age 50.6 years old). The day before surgery, lymphoscintigraphy/SPECT-CT with intratumoral injection of ultrasound-guided punction of 4mCi of 99mTc-nanocolloid were performed. Surgery consisted in total thyroidectomy followed by central compartment lymphadenectomy and lateral compartment lymphadenectomy if needed. At least one sentinel lymph node was detected in 32 of the 33 patients with a total of 448 nodes and an average of 14 lymph nodes and 3.5 sentinel lymph nodes per patient. The sentinel lymph nodes were located mainly in the central compartment (78.1%) but also in the ipsilateral lateral compartment (62.5 %). 40.6 % of patients staged as N0 by the ultrasound had metastatic sentinel lymph nodes. Surgical strategy would have been changed in 71.9 % of patients, by avoiding the central compartment lymphadenectomy in 59,4% of cases and by extending lateral compartment lymphadenectomy in 12.5% of cases. Although the application of the sentinel lymph node technique in clinical practice may reduce the complication rate, in this study performed by expert surgeons, the complication rate was low and similar to that observed in studies involving prophylactic central compartment lymphadenectomy. And finally, the sensitivity specificity and accuracy were 86.7%, 100%, 93.8% , with a PPV of 100% and a NPP of 89%. Results obtained in this series show that selective sentinel lymph node biopsy can be safely applied as a diagnostic method for lymph node staging in patients with differentiated thyroid cancer. Therefore, it can be implemented in routine surgical treatment of patients with differentiated thyroid cancer T1- T2 N0.

Proyecto:

Caracterització genètica del limfoma esplènic de la zona marginal (LEZM)

  • Salido Galeote, Marta
La tesi recull els resultats obtinguts de la caracterització genética del linfoma de la zona marginal esplènic (LZME). Està presentat en format de tesi per articles, i inclou, en aquest ordre, els apartats de: Introducció, Hipòtesi i Objectius, Resultats, Discussió, Conclusions, Bibliografia i Annexos. La introducció resum la limfomagènesi i l’origen del limfòcits B, i detalla la anatomia dels òrgans involucrats en aquest procés. A continuació es fa una introducció a les neoplàsies de cèl·lules B madura i s’explica la classificació actual dels limfomes detallant les alteracions citogenètiques i moleculars d’aquest subgrup de neoplàsies. Més específicament es detallen les característiques clinico-biològiques del LZME, entitat que tracta aquesta tesi. Finalment, s’inclou un resum dels mètodes de detecció d’alteracions cromosòmiques i moleculars utilitzats per estudiar el càncer. Els resultats contenen un breu resum dels articles presentats en aquesta tesi i a més s’inclouen els articles publicats com a fruït d’aquest treball. A la discussió s’analitzen els resultats obtinguts i es comparen amb altres estudis de la literatura. Finalment, s’inclou també un capítol d’annexos que conté el material i mètodes emprat en aquesta tesi i les taules suplementaries d’un dels articles presentats., This thesis contains the results of genetic characterization of splenic marginal zone lymphoma (LZME). It is presented as a compendium of publications, and includes, in this order, the sections: Introduction, Hypothesis and Objectives, Results, Discussion, Conclusions, Bibliography and Appendices. The introduction summarises the lymphomagenesis and the the origin of B lymphocytes, and details the anatomy of the organs involved in this process. Below there is an introduction to mature B-cell neoplasms explaining the current classification of lymphomas and detailing the cytogenetic and molecular alterations. More specifically explains the clinical and biological features of LZME. Finally, there is a summary of methods used for detecting chromosomal and molecular alterations in cancer. The results contain a brief summary of the papers included in this thesis and also included articles published as a result of this work. In the discussion section, the results are analysed and compared with other studies in the literature. Finally, there is a chapter appendices containing materials and methods used in this thesis and supplementary tables of one of the papers included.

Proyecto:

Etnoarqueomusicologia: El rol de la producció de sons en la reproducció social de les societats caçadores-recol·lectores

  • Salius Gumà, Jesús
Aquesta tesi doctoral presenta una recerca focalitzada en les principals festivitats i cerimònies col·lectives de les societats històriques Alutiiq, Yup'ik i Inupiat d'Alaska. Durant els segles dinou i vint diversos exploradors, missioners i antropòlegs van descriure en diverses fonts els seus comportaments musicals. Aquestes fonts mostren com aquests pobles van utilitzar els contextos cerimonials i festius com una part de les estratègies per mantenir una organització social on els homes tenien el control ideològic de la societat. La recerca etnoarqueomusicològica focalitzada en aquestes societats d'Alaska es presenta com una metodologia interdisciplinar que genera eines que permeten estudiar els comportaments musicals i l'organització social de les societats caçadores-recol·lectores prehistòriques i històriques. L'anàlisi crítica de les fonts històriques i dels treballs arqueològics focalitzats en contextos festius i cerimonials dels pobles Alutiiq, Yup'ik i Inupiat, permet la localització dels principals elements que els composen. Alguns d'aquests elements tenen un resultat material que pot ser localitzat mitjançant les tècniques i anàlisis arqueològiques. Aquesta metodologia ens permet afrontar l'estudi de la divisió sexual en els contextos cerimonials i festius, fet que obre noves vies de recerca per l'etnomusicologia i l'arqueologia., This doctoral thesis presents a research focused on the main collective festivals and ceremonies of Alaskan Alutiiq, Yup'ik and Inupiat historical societies. During the nineteenth and twentieth centuries various explorers, missionaries and anthropologists described in several accounts their musical behaviours. These sources show how these people used these festive and ceremonial contexts as part of a strategy to maintain a social organization where the men had the ideological control of the society. The ethnoarchaeomusicological research focused on these Alaskan societies is presented as a interdisciplinary method that generates tools that allow to study the musical behaviour and social organization of prehistoric and historic hunter-gatherer people. The critical analysis of historical sources and archaeological work focused on Alutiiq, Yup'ik and Inupiat festival and ceremonial contexts, can indicate its essential elements. Some of these elements have a material result that can be located through different archaeological techniques and analysis. This methodology allows us to confront the study of the role of sexual division in the ceremonial and festive contexts opening new ways for ethnomusicological and archaeological researches.

Proyecto:

Mecanismos de deposición de contaminantes orgánicos persistentes en zonas remotas de Europa

  • Arellano Da Silva, Lourdes Gissel
Los estudios incluidos en esta tesis doctoral tienen como objetivo profundizar en el conocimiento de los mecanismos de distribución global de contaminantes orgánicos persistentes (COPs) mediante el estudio de procesos y factores ambientales que determinan su transporte atmosférico y posterior deposición en las zonas de alta montaña de Europa. Se estudiaron diversas familias de COPs en muestras de nieve acumulada durante todo un invierno en un gradiente altitudinal en las Montañas Tatra (Europa del Este). Los contaminantes incluidos en el estudio comprenden compuestos organoclorados cuya producción y uso está prohibido (PCBs, HCHs, HCB), los incluidos recientemente en las listas del Convenio de Estocolmo (PBDEs, endosulfanos), así como otro grupo de contaminantes ampliamente distribuidos en el medio ambiente como los PAHs. Por otro lado, se midieron los flujos de deposición atmosférica de PBDEs durante más de 24 meses en cuatro zonas de alta montaña de Europa: al sur (Lago Redon, Pirineos) y noroeste (Lochnagar, Escocia), en el centro (Gossenköllesee, Alpes) y este (Skalnate Pleso, Tatras). Se calcularon las retrotrayectorias con el modelo meteorológico HYSPLIT en los puntos de muestreo durante el período de estudio para obtener una descripción detallada del origen de la contaminación transportada por vía atmosférica en cada zona. Previo al análisis de PBDEs en las muestras de nieve o de deposición atmosférica se desarrolló y optimizó una metodología analítica e instrumental con límites de detección suficientemente bajos para permitir su determinación en las muestras recogidas. Se obtuvo un método de extracción en fase sólida (SPE) rápido, simple y cuantitativo para el análisis de PBDEs en muestras acuosas, además de un método instrumental por GC-MS en modo NICI que permitió la determinación de PBDEs de 3 a 10 átomos de bromo a nivel de femtogramos en una única inyección. Los resultados obtenidos del análisis de COPs en la columna total de nieve acumulada durante todo un invierno en las Tatras mostraron la presencia de todos los compuestos estudiados en todas las muestras y altitudes, poniendo de manifiesto la distribución global de los mismos. Entre los resultados obtenidos destaca la identificación y cuantificación de los PBDEs, en particular el BDE 209, lo que pone de manifiesto su capacidad de transporte atmosférico hasta las zonas montañosas remotas a pesar de su baja volatilidad y carácter hidrofóbico. En el caso de los PBDEs menos bromados, éste constituye el primer estudio que describe una dependencia de sus concentraciones en nieve con la altitud, o lo que es lo mismo, en función inversamente proporcional a la temperatura. Ello es coherente con el efecto de acumulación preferencial en zonas frías del planeta observado para otras familias de COPs. BDE 209 y el endosulfan sulfato no mostraron una dependencia con la temperatura sino con la cantidad de partículas presentes en la nieve, lo cual indica que el transporte a larga distancia de estos compuestos está asociado a los aerosoles atmosféricos. Los resultados obtenidos en las muestras de deposición atmosférica mostraron una composición de PBDEs en las cuatro zonas de estudio coherente con la de las mezclas comerciales utilizadas en Europa, pentaBDE y decaBDE. BDE 209 fue el congénere más abundante en seguido por BDE 47, BDE 99, BDE 100 y BDE 183. Además, se observaron procesos de degradación fotolítica que modifican la composición relativa de los congéneres con respecto a la encontrada en las mezclas comerciales en zonas situadas a mayor altitud y durante los periodos más cálidos, relacionado con el mayor grado de insolación en estas condiciones. El estudio de las retro-trayectorias en estas zonas durante el periodo de muestreo indicó un aumento de los flujos de deposición de PBDEs en las zonas de muestreo más occidentales (Redon y Lochnagar) asociado a las masas de aire provenientes del Atlántico Norte (USA, Canadá). En el Lago Redon, se observaron flujos de deposición más altos y correlaciones mejores cuando las masas de aire provenían de Norteamérica sin pasar por el Reino Unido, indicando que este aumento de las concentraciones de PBDEs no estaba relacionado con las fuentes europeas regionales. En esta tesis se ha demostrado, por primera vez, que existe un transporte a larga distancia de PBDEs desde América del Norte hacia Europa. Este mecanismo de transporte es coherente con el mayor grado de uso de estos compuestos en USA y Canadá en relación con Europa y con la dirección predominante de los vientos contra-alisios., This thesis presents a further insight of the global distribution mechanisms of POPs (Persistent Organic Pollutants) studying the environmental factors and process that affects the atmospheric transport of POPs and the deposition in the remote high mountains areas of Europe. Organochlorine compounds and polycyclic aromatic hydrocarbons were examined in seasonal snowpacks taken along an altitudinal gradient in Tatra Mountains (East Europe). The compounds included in the study reported encompass both legacy and currently used pollutants of diverse physical-chemical properties and origins, providing representative cases for description of the environmental processes involved in the observed accumulation patters. Moreover, PBDEs fluxes and composition in bulk atmospheric deposition were determined in four European high altitude mountain areas over a period of two years (2004-2006): Lake Redon (Pyrenees), Gossenköllesee (Alps), Lochnagar (Scotland) and Skalnate (Tatras). Potential source regions for each site have been evaluated using the HYSPLIT model. All the pollutants analyzed in the snowpack samples were found at all altitudes, pointing to their global distribution. The presence of PBDEs, particularly BDE 209, in the snowpack samples is especially relevant, as it reflects the air transport capacity of this low volatile, very hydrophobic pollutant to remote mountain regions. The most abundant compounds at all altitudes were PAHs. PCBs and BDE 209 were the dominant organohalogen pollutants. The concentrations of several compounds correlated positively and statistically significant (i.e., negatively with temperature), which is consistent with cold-trapping effects. To the best of our knowledge, this is the first report of statistically significant altitudinal correlations of PBDEs in snow that involve higher concentrations and deposition fluxes at higher elevation. The PBDEs distributions in atmospheric deposition samples at all sites were dominated by BDE209. BDE47 and BDE99 were the major low-brominated congeners, followed by BDE100 and BDE183. This composition is consistent with predominant inputs from commercial mixtures decaBDE and pentaBDE. Photolytic degradation during transport decreased the relative abundance of BDE209 and modified the emitted pentaBDE technical mixtures by depletion of the relative composition of BDE99 and, to a lower extent, BDE47. The transformations were more intense in the sites located above 2000 m, Redon and Gossenköllesee, during warm periods. Significant correlations between PBDE composition and percent of North Atlantic backwards trajectories in the collected samples of the westernmost sites, Lochnagar and Redon, suggested an impact of transcontinental transfer of these pollutants from North American sources into Europe.

Proyecto:

Hybrid integration of MEMS technology and rapid - prototyping techniques: Design, fabrication and characterization of electrochemical devices and miniaturized microbial fuel cells

  • Sánchez Molas, David
El objetivo de esta tesis es el de la mejora del rendimiento de dispositivos electroquímcos miniaturizados, con énfasis en pilas de combustible microbianas y sensores electroquímicos. Para conseguir este objetivo, está tesis está centrada en el desarrollo de nuevos materiales para electrodos, nuevas geometrías para microelectrodos y mejor fabricación y procesos de encapsulado. Un inconveniente muy importante en la miniaturización de dispositivos electroquímicos está en la reducción de al superficie activa de los electrodos resultado en señales más pequeñas. Sin embargo, la introducción de técnicas de micromecanizado de silicio como pueden ser fotolitografía grabados seco y húmedo, deposición de metales o dieléctricos por métodos físicos o químicos o procesos térmicos rápidos se han convertido en una vía real para solventar todos los problemas relacionados la manufacturación de dispositivos electroquímicos miniaturizados. Además el uso de herramientas computacionales basadas en métodos de elementos finitos ha ayudado extraordinariamente al diseño de estos dispositivos porque la quinética del electrodo y el transporte de masa pueden ser simulados y estudiados antes de su fabricación. El primer capítulo es una introducción a los fundamentos de la electroquímica, al diseño, a la fabricación y a las aplicaciones desarrolladas en esta tesis. La primera sección se centra en explicar los aspectos fundamentales de la electroquímica. La segunda sección introduce las pilas de combustible, porque estos son los dispositivos electroquímicos desarrollados en el capítulo 4. Finalmente la última sección cubre los materiales y métodos utilizados, incluyendo la microfabricación de los electrodos y las técnicas de prototipaje utilizadas para fabricar las pilas de combustible microbianas. El segundo capítulo comienza con la teoría del transporte de masa en micropilares totalmente conductores. A continuación, el modelo computacional de un único dominio de un micropilar es desarrollado utilizando COMSOL. La fabricación de electrodos con arrays de micropilares totalmente conductores fue conseguida por electrodeposición de oro y también por la combinación de grabado seco y metalización por deposición de oro mediante sputtering. El capítulo cierra con la caracterización electroquímica de los dos arrays, lo que permitió comparar su respuesta y averiguar que ruta era la mejor. El capítulo tres se dirige a la síntesis y fabricación de discos de electrodos de carbón para detectar mercurio en muestras acuosas. Estos electrodos de carbón están basados en la pirólisis de fotoresina. Esta técnica combina fotolitografía y procesos térmicos rápidos. Además las ventanas activas de esos electrodos fueron definidas por deposición química de dieléctricos, también los electrodos fueron físicamente y electroquímicamente caracterizados. Una vez estos electrodos fueron completamente estudiados se utilizaron para detectar mercurio en soluciones. El último capítulo se centra en encontrar una aplicación a los electrodos de arrays de micropilares totalmente conductores. La aplicación escogida fue una pila de combustible microbiana miniaturizada fabricada mediante técnicas de prototipaje rápido, donde en cada caso una geometría diferente con el objeto de averiguar si los arrays de micropilares ayudan a mejorar el rendimiento eléctrico de las pilas de combustible microbianas., The aim of this thesis is to improve the performance of miniaturized electrochemical devices, with emphasis in microbial fuel cells and electrochemical sensors. To achieve this goal, this thesis focuses on the development of new electrode materials, new microelectrode geometries, and better fabrication and packaging processes. An important drawback in the miniaturization of electrochemical devices lies in that the reduction of the active area of the electrodes results in smaller signals. However, the introduction of silicon micromachining techniques such as photolithography, wet and dry etching, metal or dielectric coating by physical and chemical deposition or rapid thermal processes has become a realistic way to solve all the problems regarding the manufacturing of miniaturized electrochemical devices. In addition the use of computational tools based on finite element methods has helped extraordinarily in the design of these devices because both electrode kinetics and mass transport can be simulated and studied prior to fabrication. The first chapter is an introduction of the fundamentals of electrochemistry, design, fabrication and applications to develop the work described in this thesis. The first section focuses on explaining the fundamental aspects of electrochemistry. The second section fuel cells are introduced because it is the electrochemical device developed in chapter 4. Finally the last section covers the materials and methods used, including the microfabrication of the electrodes and the prototyping techniques used to fabricate the miniaturized microbial fuel cells. The second chapter begins with the theory of mass transport at fully-conducting micropillars. Following this, the computational model of a single domain is developed using COMSOL. The fabrication of fully-conducting micropillar array electrodes was achieved by gold electrodeposition and also by a combination of dry etching and sputtered gold deposition. The chapter closes with the electrochemical characterization of both arrays, which allowed to compare their response and found out which route was better. Chapter three addresses the synthesis and fabrication of carbon disk electrodes to detect mercury in aqueous samples. These carbon electrodes are based on the pyrolysis of photoresist. This technique combines photolithograpy and a rapid thermal process. Besides the active window of these electrodes was defined by the chemical deposition of dielectric layers, also the electrodes were physically and electrochemically characterized. Once these electrodes were completely studied they were used to detect mercury in a stagnant solution. The last chapter focuses on finding an application for the fully-conducting micropillar array electrodes. The application chosen was a miniaturized microbial fuel cell fabricated by rapid-prototyping techniqueswhere in each case a different geometry with the aim of find out if the use of micropillar array helps to improve the electrical performance of microbial fuel cells.

Proyecto:

In Your Own Sweet Way: A Study of Effective Habits of Practice for Jazz Pianists with Application to All Musicians

  • Sandoval Campillo, Iñaki
Con el objetivo de mejorar la interpretación musical y la creatividad, el propósito de este trabajo de investigación ha sido reunir información sobre hábitos de estudio y recursos dirigidos a desarrollar un sistema de estudio personal para el pianista de jazz contemporáneo. Este trabajo está dirigido a pianistas de jazz de todos los niveles y ofrece material concreto para elaborar métodos de estudio personalizados que permitan un eficaz desarrollo artístico. La información presentada se fundamenta en el análisis de literatura del área de interpretación del jazz, experiencias personales de reconocidos músicos de jazz, estudiantes y pedagogos, y la comparación de métodos y prácticas docentes (música clásica y jazz), entrenamiento deportivo y otras disciplinas. La investigación se divide en tres grandes áreas. La primera, dedicada al piano como instrumento, explora la técnica pianística, su mecánica y características acústicas. La segunda, centrada en la teoría musical aplicada al pianista de jazz, agrupa los diferentes elementos musicales en cinco categorías, referidas en este trabajo como Los cinco elementos (técnica, armonía, lenguaje, improvisación y repertorio). Y la tercera investiga diferentes enfoques de estudio, tanto en la pedagogía de la música clásica como la metodología del jazz. Esta última sección constituye la parte más importante del presente trabajo de investigación: una síntesis de métodos publicados, técnicas de interpretación y estilos, repertorio de referencia y otros recursos para el pianista de jazz. Los resultados obtenidos proponen plantillas de estudio ideadas por el presente investigador para pianistas de jazz de todos los niveles, listas seleccionadas de repertorio (incluyendo unas 1000 canciones para pianistas de jazz de todos los niveles –del principiante al profesional) y otros recursos, como una selección de transcripciones, bibliografía y discografía. Sobre la base de esta investigación puede concluirse que el pianista de jazz (de todos los niveles) puede obtener grandes beneficios mediante el establecimiento de objetivos concretos y definidos, la autoevaluación crítica y la aplicación de recursos apropiados para evaluar el contenido, progreso y resultados., With the intent of improving performance and creativity, the purpose of this research was to gain information about practice methods and techniques directed to develop a personal practice routine for the contemporary jazz pianist. This research is offered to provide jazz pianists (of all levels) with tools that allow them to develop individual practice routines that foster healthy and sustainable habits and advance artistry. The original information presented is based on the review of related literature published in the area of jazz performance; the experiences of respected jazz performers, students and pedagogues; and the synthesis of methods and approaches used in deliberate musical practice (classical and jazz styles), sports training, and selected other disciplines. The investigation was categorized in three sections. First, devoted to the piano as an instrument, exploring its technical, mechanical, and acoustical characteristics. Second, focused on theory and music with application for jazz pianists, by selecting and organizing music topics in five categories –referred to in the present study as The Five Elements (i.e.,Technique, Harmony, Language, Improvisation, and Repertoire). Third, investigation of different approaches to practice, both from the classical music tradition and the jazz methodology, in order to develop a personal practice routine for jazz pianists. This last section consists of the most essential contribution of the present research –a synthesis of published jazz methods, jazz performance practices and historical traditions, exemplary repertoire, and resources for the jazz pianist. Findings from this research include researcher-designed practice routine templates (PRT) for jazz pianists of all levels, researcher-designed extensive repertoire lists for jazz pianists (including approximately 1000 songs for pianists across ability levels –beginner to professionals), and researcher-generated tools such as solo transcriptions, bibliographies and discographies. On the basis of this research, it may be concluded that jazz pianists (of all levels) benefit from purposeful practice with clear goals, honest self-evaluation, and focus –organized by thoughtful tools that map content, progress, and performance.

Proyecto:

Un laboratori de divulgació tecnològica. El New York Museum of Science and Industry i la política de la museïtzació de la tecnologia als Estats Units (1912-1951)

  • Sastre Juan, Jaume
Aquesta tesi doctoral analitza els canvis en la política de la museïtzació de la tecnologia als Estats Units durant el període d’entreguerres a través del cas d’estudi del New York Museum of Science and Industry (1912-1951), un dels primers museus industrials dels Estats Units. El museu, que havia d’ubicar-se en un edifici d’estil neoclàssic en un parc, va néixer l’any 1927 com a Museum of the Peaceful Arts, va passar a anomenar-se New York Museum of Science and Industry quan va traslladar-se al Daily News Building l’any 1931 i va estar a punt de ser rebatejat com a Science Center quan va reinaugurar-se al Rockefeller Center l’any 1936. La tesi segueix la trajectòria d’aquest museu errant a través de tots els canvis de nom, lloc i coses, que reflecteixen un allunyament gradual de les coordenades ideològiques, els règims visuals i les característiques arquitectòniques del que Tony Bennett anomena exhibitionary complex. La tesi replanteja i fa més complexa la narrativa històrica sobre els museus tècnics del segle XX, tot defensant que el període d’entreguerres va viure una transformació en la política de la museïtzació de la tecnologia, que va tenir el seu origen als Estats Units i que suposa la transició entre el model cultural dels grans museus tècnics nacionals del segle XIX i el dels science centers “interactius” de la segona meitat del segle XX. Els museus tècnics, que havien nascut de la mà del sector més conservador dels enginyers nord-americans amb una retòrica paternalista de disciplinament i elevació moral de les classes treballadores a través de l’educació industrial, van concentrar-se arrel de la Gran Depressió en la producció i reproducció de discursos sobre el rol de la tecnologia en la història i, en una creixent simbiosi amb les grans corporacions tecnocientífiques, van adoptar noves tècniques expositives dirigides a fomentar l’alfabetització tecnològica entre els consumidors de classe mitjana definits per la indústria cultural de la comunicació de masses. A través de fonts textuals i visuals, aquesta tesi combina la història de la tecnologia amb el que en el món acadèmic anglosaxó s’anomena museum studies, que posa l’accent en la importància de la materialitat i estructura dels espais expositius, així com en la performativitat de les pràctiques de visita, per tal d’entendre la producció i reproducció de significats als museus. La tesi considera els museus tècnics com a espais en què es produïen, consumien i legitimaven imatges de la ciència i la tecnologia en un context de lluita ideològica per l’hegemonia cultural. Defensa que el New York Museum of Science and Industry va ser un laboratori experimental de divulgació tecnològica i explora els mecanismes canviants a través dels quals aquestes imatges van circular en un context històric en què eren ingredients fonamentals de la producció de consensos al voltant d’un capitalisme en crisi., This PhD Dissertation analyzes the changing politics of technological display in the United States during the interwar years through the case study of the New York Museum of Science and Industry (1912-1951), one of the first industrial museums in the United States. The museum was physically born in 1927 as the Museum of the Peaceful Arts, and it was meant to be a classical building in a park, it changed its name in 1931 into the New York Museum of Science and Industry while in the Daily News Building, and it was close to being renamed as Science Center when it moved in 1936 to the Rockefeller Center. This dissertation follows the museum through all these changes in name, place and things, which reflect a gradual departure from the ideological contexts, visual regimes and architectural forms of what Tony Bennett calls the “exhibitionary complex”. It challenges and makes more complex the standard narrative on technical museums in the twentieth century by arguing that a transformation in the politics of technological display took place during the interwar years in the United States, which saw the transition from the cultural model of the big national technical museums of the nineteenth century towards the “interactive” science centers of the second half of the twentieth century. American technical museums were promoted by conservative engineers with a rhetorics dealing with discipline and moral uplift for the working classes through industrial education, but the Depression made them change their course and focus on the production and reproduction of discourses concerning the role of technology in history. Increasingly linked with big corporations, they embraced new display techniques aimed at promoting technological literacy among middle-class consumers defined by the context of a mass communications cultural industry. Drawing both on textual and visual sources, this dissertation combines the history of technology with results from the museum studies field, which stress the importance of the materiality of place, the structure of the displays, and the visiting practices in order to fully understand the production and reproduction of cultural images of science and technology. It sees museums as semiotic devices, as places where images and discourses on science and industry were produced, consumed and legitimized in the context of an ideological battle for cultural hegemony. It argues that the New York Museum of Science and Industry was an experimental laboratory in this regard, and explores the changing mechanisms by which these images were produced and consumed in a context in which they were key elements in the manufacturing of consent around a wounded capitalism.

Proyecto:

Coarse-Grained Modeling of the Assembly and Mechanical Properties of Viruses

  • Aznar Palenzuela, María
The main goal of this thesis is to study the physical mechanisms implicated in the self-assembly and mechanical properties of non-enveloped viral capsids using coarse-grained models. The thesis has been divided into three main blocks discussing the physical modelling of viruses, the viral self-assembly process, and the mechanical properties of viral capsids. The thesis combines theoretical analysis, mostly developed in the first part, with different simulations, developed in the second and third parts. We have tried to discuss the results in the context of previous studies, and to compare them with experiments. In particular, the simulation of the third part on the mechanical properties of different viruses have been specifically developed to interpret experimental results obtained by atomic force microscopy (AFM) nanoindentation experiments. The first part of this thesis (Physical modeling of viruses) focuses on summarizing some common properties of viruses. Using these common properties it is possible to propose physical theories in order to gain insight into general behavior of different viral processes such as the viral architecture or self-assembly. We will review important ideas from previous works and we will introduce a new coarsegrained model and the main simulation techniques that will be used in the thesis. The second part of the thesis (Self-assembly of viruses) is dedicated to the analysis of the viral self-assembly and the physical ingredient that control this process and the final capsid shape. Part III of this thesis is dedicated to the analysis of the Mechanical proper-ties of viral capsids. During the virus life cycle, the mechanical properties of its capsid play an important role in several biological processes. The viral capsid is indispensable to protect the genetic material against environmental changes and aggressions. Hence, its mechanical response is crucial not only in the viral life cycle, but also for different biotecnological applications. In this block, we will discuss the remarkable mechanical properties of viral capsids combining theory, simulations, and experiments., Los virus son entidades biológicas relativamente simples, pero muy eficientes. En su forma más simple están constituidos por una cadena de material genético protegida por una cubierta de proteínas llamada cápside, cuya formación y propiedades juegan un papel crucial en el ciclo vital de los virus. Un mayor conocimiento de la física que se esconde tras los virus permitiría no sólo combatirlos, sino también usarlos para aplicaciones útiles en disciplinas como la medicina, nanociencia o farmacia. En esta tesis nos hemos centrado en la caracterización física de las propiedades mecánicas y el autoensamblaje de la cápsida de virus esféricos con simetría icosaédrica. Para ello hemos propuesto un modelo de grano-grueso basado en un potencial de interacción sencillo entre las subunidades estructurales de la cápsida. Los parámetros del modelo están directamente relacionados con propiedades físicamente relevantes y que pueden ser medibles experimentalmente, como son la curvatura espontánea de la cápside y la constante elástica de flexión. Estos dos ingredientes son cruciales para determinar la arquitectura y el tamaño de los virus. Con este nuevo modelo, hemos hecho simulaciones usando diferentes técnicas para reproducir y estudiar experimentos de auto-ensamblaje. En particular, hemos analizado el rango de parámetros y las condiciones adecuadas que determinan la forma y la estabilidad de las distintas estructuras de los virus. También hemos analizado la cinética de autoensamblaje y los pasos intermedios de la formación de virus, inaccesibles experimentalmente por las características del proceso. Además hemos determinado la importancia de la geometría y más concretamente del número de triangulación y la clase en la respuesta mecánica y en la tendencia a cambiar de forma durante el proceso de maduración. Este cambio de forma conlleva una mayor rigidez y tolerancia a la presión, que puede aportar ventajas biológicas especialmente en virus de ADN de doble cadena. Finalmente, hemos desarrollado modelos de elementos finitos y simulaciones discretas para interpretar experimentos de nanoindentación con AFM. Con ellos hemos estudiado la ruptura y la dureza de la cápside del bacteriófago T7 orientada según los diferentes ejes de simetría icosaédrica, y desarrollado un método para determinar la presión interna en el bacteriófago phi29.

Proyecto:

Modelos estadísticos para valores extremos y aplicaciones

  • Serra Mochales, Isabel
Los valores extremos los hallamos en muchos ámbitos de las ciencias y su modelización se utiliza en varios campos tales como la hidrología, los seguros, las finanzas y la ciencia medio ambiental. La singularidad de los valores extremos hace que debamos tratarlos de un modo separado al resto de datos que observamos. El objeto que analiza los valores extremos desde un punto de vista estadístico son las colas de las distribuciones sobre un umbral (que simplemente llamaremos colas). Generalmente, las colas hacen referencia a aquello que puede suceder una vez de cada mil, en contraposición a la estadística habitual que se fija como mucho en lo que sucede una de cada 20 o 100 veces. La teoría de valores extremos (EVT) tomó importancia en los años 20 con problemas relacionados principalmente con la hidrología y dieron lugar al primer teorema fundamental en EVT de Fisher-Tippet (1928) y Gnedenko (1948) que caracteriza la distribución asintótica del máximo observado. Otro punto de vista surgió en los años 70 con el segundo teorema fundamental de EVT de Pickands (1975) y Balkema-de Haan (1974) cuando todo parecía resuelto. Este resultado caracteriza la distribución asintótica de las colas como una distribución de la familia Pareto generalizada (GPD). A partir de aquí, la teoría de valores extremos ha seguido evolucionando y a su vez, a menudo se aparta de las necesidades prácticas, de la modelización estadística, ver Diebold et al. (1998). Actualmente, los ámbitos que presentan más problemas relacionados con valores extremos se clasifican según dónde deriva el riesgo que producen: en el ámbito financiero, en el ámbito medio-ambiental o en el ámbito de la salud. En este trabajo trataremos aplicaciones prácticas en los dos primeros ámbitos. Enumeremos los retos principales de la modelización estadística de los valores extremos. En primer y segundo lugar, la estimación del índice de la cola así como la estimación del umbral óptimo donde enlazar con el modelo GPD. I en tercer lugar, hallar modelos alternativos a la GPD que den resultados satisfactorios. En Coles (2001), Embrechts et al. (1997), McNeil et al. (2005) y Beirlant et al. (2004), hallamos revisiones satisfactorias de estos puntos clave en modelización estadística, pero aún así y como veremos en este trabajo, todavía hay trabajo que hacer. Este trabajo está dividido en 5 Capítulos. El primero introduciremos algunos preliminares básicos. El Capítulo 2 revisaremos el estado de la modelización estadística de valores extremos de un modo crítico. En esta revisión vamos a mostrar que el problema de estimación de parámetros de la GPD es un obstáculo en el progreso de la modelización y por ello, trataremos este tema en el Capítulo 3 en el cual hallaremos un nuevo enfoque del modelo que resolverá esta cuestión. De esta forma y junto con el trabajo de Castillo et al. (2013) sobre el coeficiente de variación residual podremos concluir en el Capítulo 5 con un protocolo de estimación del umbral óptimo y del índice de la cola que es satisfactorio, manejable y más riguroso, desde un punto de vista teórico, que otros métodos que se usan habitualmente. El reto de hallar nuevos modelos para colas es iniciado en el Capítulo 4 dónde presentaremos un modelo analítico nuevo que nos permitirá fijar los criterios para decidir si un modelo es apto para modelar colas. Finalmente, en el Capítulo 5 hallaremos las conclusiones generales de este trabajo., The extreme values are in many fields of science and modeling is used in several fields such as hydrology, insurance, finance and environmental science. The uniqueness of outliers makes that we must treat them in a separate mode to other observations. The main object in analyzing the extreme values, from a statistical viewpoint, is the left truncated distributions or the distributions above thresholds (which are known as tails). Generally, the tails do reference to what can happen once in thousand times, it is in contrast with the usual statistical who is more dedicated to what happen once in 20 or 100 times. The extreme value theory (EVT) became important in the '20s, from problems mainly related to hydrology and led to the first fundamental theorem in EVT by Fisher - Tippet (1928) and Gnedenko (1948) to characterizing the asymptotic distribution of the maximum in observed data. When everything seemed settled, another point of view emerged in the '70s with the second fundamental theorem in EVT by Pickands (1975) and Balkema -de Haan (1974). This result characterizes the asymptotic distribution of the tails as a distribution in the generalized Pareto family. From here, the extreme value theory has continued to evolve and in turn, to often has departs from the practical needs of the modeling statistics, see Diebold et al. (1998). Currently, the fields that they have more problems in extreme values are classified according to where the risk of occurrence is derived: in the financial field, in the environmental field or the field of health. We are going to discuss applications practices in the first two areas. Lately, tools, techniques and processes used in statistical modeling of extreme values are questioned, since from a practical point of view are limitations. Moreover, the fact that the GPD characterizes distribution of the tails has made this model is considered as the reference model, when in fact this model sometimes produces unsatisfactory results, Dutta and Perry (2006). We list the main challenges in statistical modeling of extreme values. First and second are the estimation of the tail index and the optimal threshold to bind to the GPD model. Third, find alternative models to the GPD with satisfactory results. In Coles (2001), Embrechts et al. (1997), McNeil et al. (2005) and Beirlant et al. (2004), we find a satisfactory review of these points in statistical modeling. This paper is divided into 5 Chapters. The first contains an introduction for some basic preliminaries. Chapter 2 will review the status of statistical modeling of extreme values in a critical way. In this review we will show that the problem of estimating GPD parameters is an obstacle in the progress of the modeling. Therefore in Chapter 3 we discuss and we find a new approach to solve this question. In this way and with the work of Castillo et al. (2013) on the residual coefficient of variation we conclude in Chapter 5 with a protocol to estimate the optimal threshold and the tail index, manageable and more rigorous, from a theoretic point of view than other commonly used methods. Moreover, the challenge of finding new models for tails is initiated in Chapter 4 where we present a new analytical model that will allow us establish the criteria for deciding whether a model is suitable for modeling tails. Finally, in Chapter 5 we find the conclusions general of this work.

Proyecto:

Lightweight PRNG for Low-Cost Passive RFID Security Improvement

  • Melià Seguí, Joan
Els sistemes RFID estan composats per tags (coneguts també amb el nom d'etiquetes electròniques) que emmagatzemen un codi d'identificació que es pot obtenir via radiofreqüència per un equip lector, i ser transmesa a la xarxa a través dels sistemes d'informació. L'RFID de baix cost integra diferents tecnologies amb un denominador comú, la limitació de recursos computacionals dels tags (és a dir el seu baix cost). La tecnologia RFID de baix cost més comuna és l'Electronic Product Code Class 1 Generation 2 (EPC Gen2). El desenvolupament dels tags d'aquesta tecnologia ha de fer front a diverses limitacions, com són el cost de fabricació, compatibilitat amb les regulacions, consum de potència i funcionalitat. Com a conseqüència, les capacitats computacionals dels tags EPC Gen2 són limitades. En aquest sentit, les especificacions de la tecnologia EPC Gen2 només considera dos funcions de seguretat en els tags: generadors de nombres pseudoaleatoris (PRNGs) i operacions protegides amb contrasenya. La pseudoaleatorietat proporcionada als tags s'empra, de fet, per xifrar les operacions protegides amb contrasenya. Els PRNGs també són la base del mecanisme d'anticol•lisió en el procés d'inventariat dels tags, i del mecanisme de comprovació de recepció de certes operacions de l'estàndard EPC Gen2 (per exemple l'escriptura en memòria o la desactivació de tags). Per tant, els PRNGs són els elements bàsics en la seguretat de la tecnologia EPC Gen2. La contribució d'aquesta tesi és la millora de l'estat de l'art en la seguretat per la tecnologia RFID EPC Gen2. Amb el coneixement obtingut de l'anàlisi de tags comercials, i l'avaluació de propostes de la literatura científica, es proposa un nou disseny de PRNG compatible amb els requisits de la tecnologia EPC Gen2, millorant-ne les propietats de seguretat. Es pot concloure que el treball inclòs en aquesta tesi condueix a un nou paradigma en el disseny i recomanacions per a la seguretat en sistemes RFID de baix cost, i en particular, per la tecnologia EPC Gen2., Los sistemas RFID se componen de tags (conocidos también como etiquetas electrónicas) que almacenan un código de identificación que se puede obtener vía radiofrecuencia por un equipo lector, y ser transmitida a la red a través del sistema de información. RFID de bajo coste integra diferentes tecnologías con un denominador común, la limitación de recursos computacionales de las etiquetas. La tecnología RFID de bajo coste más común es el Electronic Product Code Class 1 Generation 2 (EPC Gen2). El desarrollo de los tags de esta tecnologia tiene que superar diferentes limitaciones, como son el coste de fabricación, compatibilidad con las regulaciones, consumo de potencia y funcionalidad. Como consecuencia, las capacidades computacionales de los tags EPC Gen2 son limitadas. En este sentido, las especificaciones de la tecnología EPC Gen2 solo considera dos funciones de seguridad en los tags: generadores de números pseudo-aleatorios (PRNGs) y operaciones protegidas por contraseña. La pseudoaletoriedad proporcionada a los tags se utiliza, de hecho, para cifrar operaciones protegidas por contraseña. Los PRNGs también son la base del mecanismo de anticolisión en el proceso de inventariado de los tags, y del mecanismo de comprobación de recepción de ciertas operaciones del estándar EPC Gen2 (por ejemplo la escritura en memoria o la desactivación de los tags). Por tanto, los PRNGs son los elementos básicos en la seguridad de la tecnología EPC Gen2. La contribución de esta tesis es la mejora del estado del arte en la seguridad para la tecnología RFID EPC Gen2. Con el conocimiento obtenido del análisis de tags comerciales, i la evaluación de propuestas de la literatura científica, se propone un nuevo diseño de PRNG compatible con los requisitos de la tecnología EPC Gen2, mejorando sus propiedades de seguridad. Se puede concluir que el trabajo incluido en esta tesis conduce a un nuevo paradigma en el diseño y recomendaciones para la seguridad en sistemas RFID de bajo coste, y en particular, para la tecnología EPC Gen2., RFID systems are composed by tags (also known as electronic labels) storing an identification sequence which can be wirelessly retrieved by an interrogator, and transmitted to the network through middleware and information systems. Low-cost RFID integrates different technologies, regarding the resource constrained characteristic (thus, reduced cost) of the RFID tags. The main example of low-cost RFID is the Electronic Product Code Class 1 Generation 2 (EPC Gen2) technology, which is designed to balance cost and functionality. The development of EPC Gen2 tags faces, in fact, several challenging constraints such as cost, compatibility regulations, power consumption, and performance requirements. As a consequence, the computational capabilities of EPC Gen2 tags are very simple. In this sense, the EPC Gen2 specification only considers two basic on board security features: pseudo-random number generators (PRNGs) and password-protected operations. The pseudo-randomness offered by on-board PRNGs is, indeed, used to protect the password-protected operations. PRNGs are also used as an anti-collision mechanism for inventorying processes, and to acknowledge other Gen2 specific operations (e.g., memory writing, decommission of tags, and self-destruction). PRNGs are, therefore, the crucial components that guarantee Gen2 security. The contribution of this dissertation is the improvement of the state of the art on security in RFID EPC Gen2 technology. With the knowledge obtained from the analysis of commercial EPC Gen2 tags, and the evaluation of scientific proposals, we have been able to propose a new PRNG design compatible with the hardware and statistical EPC Gen2 requirements, and with improved security properties. We can conclude that our work leads to new design paradigms and recommendations for the security in low-cost RFID, and particularly for the EPC Gen2 technology.

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