Tesis Doctorado en Ciencias Naturales

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Caracterización estructural y efecto biológico de β-glucano del extracto crudo de pleurotus pulmonarius
(Universidad del Norte, 2026) García Cuan, Aracely del Carmen; Gutiérrez de Aguas, Ricardo; Silvera Redondo, Carlos Arturo
Los β-glucanos fúngicos son componentes de la pared celular de los hongos y levaduras. Estos tienen la facultad de modular respuestas inmunológicas sobre células inmunocompetentes humanas de forma dependiente a su origen, estructura molecular y características fisicoquímicas. Esto es posible gracias a que son reconocidos por receptores de patrones moleculares asociados a patógenos presentes en neutrófilos, macrófagos y células dendríticas. Aunque por si solos no pueden iniciar la activación linfocitaria, su presencia colabora al guiar la respuesta celular hacia una inmunidad mediada por células para combatir infecciones fúngicas. En este trabajo se realizó la extracción, aislamiento y purificación de un extracto crudo enriquecido en β-D-glucano de la seta comestible Pleurotus pulmonarius, a partir de una mezcla de micelio y cuerpos fructíferos del hongo (basidiocarpóforo) en fracción acuosa y alcalina, para su posterior caracterización estructural y el planteamiento de un modelo exploratorio de los efectos biológicos sobre células de sangre periférica humana. Para ello, el extracto crudo en fracción alcalina fue purificado por diálisis y digestión por proteasa K, y estudiado mediante las técnicas de espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier, resonancia magnética nuclear de 1H y 13C, y método espectrofotométrico del rojo Congo. Con tal de describir los posibles efectos citotóxicos del extracto sobre las CMSP, se realizaron pruebas de MTT y anexinaV por citometría de flujo, y para profundizar en la actividad biológica del extracto, se contrastó la respuesta de citocinas IL-2, IL-6, IL-8 e IL-10 frente a diferentes concentraciones del extracto, comparándolas con un estándar comercial de β-glucano de levadura en presencia de Vitamina C. Los resultados mostraron que los β-D-glucanos representaban el 32,5 % (p/p) en la seta y el 17,10 % (p/p) en el micelio. Tras la purificación, se obtuvo un extracto de β-glucano de estructura tridimensional en triple hélice, y conformación de enlaces beta 1,3, ramificaciones con beta 1,6 con una pureza relativa de 88,7%p/p correspondiente a la fracción β-glucano en conformación triple hélice detectada por el método de rojo Congo. Se observó que in vitro, las células expuestas al extracto conservaban una viabilidad mayor al 70%. Respecto a la producción de citocinas, tras las primeras 3 horas de incubación, la secreción de IL-2 y IL-8 no presentó cambios significativos, y la prolongación a 24 horas evidenció diferencias, principalmente en tratamientos sin Vitamina C. A 800 μg/mL, el extracto indujo un aumento notable de IL-6, así como un incremento leve no significativo de IL-10 tras 24 horas. El tratamiento con vitamina C demostró efectos moduladores mixtos sobre la secreción de IL6, en el que produjo la reducción significativa de la secreción para el extracto y el estándar. En conjunto, estos hallazgos permitieron demostrar que la metodología utilizada para la extracción fue eficaz, y obtener un extracto que en combinación o no con Vitamina C, puede inducir una respuesta diferencial en células del sistema inmune innata humano, abriendo líneas de investigación hacia el desarrollo de alimentos nutracéuticos con potencial actividad inmunomoduladora de origen fúngico.
Taxonomic and functional diversity and ecosystem services provided by dung beetles (scarabaeidae: scarabaeinae): in a landscape in San Jacinto – Bolívar, Colombia
(Universidad del Norte, 2025) Rangel Acosta, Jorge Luis; Casalla Daza, Robin Hood; Neme Garrido, Rafik; Gómez Echeverri, Juan Pablo
The conservation of tropical forests requires effective measures grounded in an understanding of their diversity and the spatiotemporal dynamics of their communities. To provide useful insights toward this goal, this study used dung beetles as an indicator group to assess how seasonality and habitat modification influence taxonomic and functional diversity, as well as community structure, in a landscape located in San Jacinto, Bolívar (Colombia). Dung beetle communities were sampled across six habitat types (temporary crops, avocado plantations, pasture, secondary forest, forest edge and forest fragments) over the course of one year, encompassing three climatic periods: two wet seasons and one dry season. Taxonomic diversity, abundance, and biomass decreased progressively from the first wet season to the dry season and from forest to more disturbed habitats. Contrary to expectations, functional diversity did not show a clear response to these factors and in some cases remained high in open areas, suggesting that communities may retain functional resilience even in taxonomically simplified habitats. These results emphasize the critical role of forest fragments as biodiversity reservoirs, especially during unfavorable climatic periods. In addition, agroforestry systems such as avocado plantations and regenerating secondary forests showed potential to maintain functionally diverse communities and to facilitate connectivity in fragmented landscapes.
In vitro/ex vivo fungicide potential of submicron-emulsions prepared from some essential oils of promising plants from colombian Caribbean Region against colletotrichum gloeosporioides and fusarium oxysporum, main damage-causing phytopathogens in yam crops (Dioscorea spp.) in the department of Sucre
(Universidad del Norte, 2025) Castillo Contreras, Osnaider José; Muñoz Acevedo, Amner; Muñoz Acevedo, Amner
Yam (Dioscorea spp.) is a key crop of considerable economic and nutritional importance in the rural areas of the Colombian Caribbean, where it provides both a source of food and an alternative livelihood for smalland medium-scale farmers. In 2020, Colombia produced over 420000 tons of yam, of which more than 90% originated from the departments of Bolívar, Córdoba, and Sucre, while ca. 11500 tons were exported to the United States, Central America, the Caribbean, and Europe. Despite its economic significance, yam production in this region has experienced a yield decline of ca. 7.3%, driven by limitations in agronomic practices, adverse weather, restricted access to inputs, and increasing phytosanitary pressures. Among the main constraints are diseases caused by phytopathogenic fungi such as Fusarium oxysporum and Colletotrichum gloeosporioides, responsible for vascular wilt, tuber rot, and anthracnose, which compromise plant physiology, reduce tuber yield and quality, and impose substantial economic burdens on farmers. Traditional disease management relies heavily on synthetic fungicides, particularly benomyl, a broad-spectrum benzimidazole-carbamate fungicide. While effective, benomyl presents significant environmental and health concerns, including aquatic toxicity, soil biota disruption, and potential neurotoxic effects in humans, highlighting the urgent need for safer, sustainable alternatives. In this context, plants and their secondary metabolites [e.g., essential oils (EOs)] emerge as a promising resource for the phytopathogen control (e.g., F. oxysporum and C. gloeosporioides) due to their proven biological potential. Thus, Colombia, being a country with a wealth of plant biodiversity, would offer an abundant source of secondary metabolites (phenols, terpenoids, etc.), many of which have demonstrated potent antifungal activity. Despite these advantages, direct application of EOs in field conditions is often limited by their hydrophobicity, chemical instability, and high volatility, which reduce their bioavailability and efficacy. Advances in formulation technologies (encapsulation and emulsification), particularly at submicron levels, offer a solution to these limitations. For example, emulsions, such as colloidal systems, can be prepared as nano- or mini-emulsions, with droplet sizes ranging from a few nanometers to several hundred nanometers, using high- or low-energy techniques, including ultrasonication. These formulations enhance EO solubility in water, improve chemical stability, and increase biological activity, enabling more effective field application. In addition, the incorporation of other components into the emulsions such as mediumchain triglycerides (MCTs), can prevent destabilizing phenomena like Ostwald ripening and coalescence, prolonging the functional lifespan of EO emulsions while probably maintaining antifungal effectiveness at the same time. This doctorate research focused on the in vitro and/or ex vivo antifungal potential of EOs and their submicron emulsions against F. oxysporum and/or C. gloeosporioides isolated from yam tubers, with the aim to provide a sustainable alternative for the management of fungal disease in yam crops. The study encompassed: (i) chemical characterization of EOs via GC-FID/MS; (ii) evaluation of in vitro antifungal activity through disk diffusion and broth microdilution assays; (iii) optimization and preparation of submicron-emulsions, with or without MCT, using response surface methodology; (iv) assessment of cytotoxicity on human erythrocytes; (v) multivariate statistical analysis to correlate chemical composition and biological activity; and (vi) ex vivo validation on yam tubers for some emulsions. By integrating natural product chemistry, advanced formulation techniques, and rigorous biological assessment, this work seeks to develop environmentally safe, effective, and practical strategies to mitigate fungal diseases in yam, supporting both agricultural productivity and ecological sustainability.
Fragmentation effects in tropical dry forests: linking landscape configuration to biodiversity responses
(Universidad del Norte, 2025) Vergara Paternina, José Alejandro; Gómez Echeverri, Juan Pablo; Aldana Domínguez, Juanita
El bosque seco tropical (BST) es uno de los ecosistemas más amenazados del planeta, con menos del 10 % de su extensión original aún en pie a nivel global. En Colombia, se estima que solo persiste cerca del 8 % de su cobertura original, distribuida en fragmentos altamente aislados y rodeados por una matriz productiva dominada por pastizales y cultivos. A pesar de su importancia ecológica y socioambiental, la información sobre su extensión, configuración espacial y efectos de la fragmentación sobre la biodiversidad sigue siendo limitada y, en muchos casos, imprecisa. En esta tesis se desarrolló un marco analítico integral para evaluar los patrones de fragmentación del BST y su influencia sobre la diversidad taxonómica y funcional de aves y plantas en una región del norte de Colombia. El enfoque combina herramientas avanzadas de teledetección, métricas de paisaje y modelos ecológicos basados en la diversidad taxonómica y funcional, con el fin de vincular la configuración espacial del hábitat y la calidad de la matriz con las respuestas de la biodiversidad a escala de paisaje. En el Capítulo 1, se aplicó un marco de clasificación supervisada basado en un ensamble de algoritmos de aprendizaje automático (Random Forest, Máquinas de Vectores de Soporte y Redes Neuronales) para generar un mapa de alta resolución (10 m) del BST en una región altamente fragmentada del norte de Colombia. El clasificador por ensamble superó el desempeño de los modelos individuales, alcanzando un F1 = 0.82, y reveló que el BST cubre actualmente solo el 5.39 % de su extensión potencial (64,645 ha), distribuido en más de 11,700 fragmentos, de los cuales el 98 % tiene menos de 40 ha y el 93 % se encuentra a menos de 50 m de un borde perturbado. Los resultados difieren significativamente de los mapas nacionales y globales previos, evidenciando la urgente necesidad de actualizar la cartografía del BST y de usar herramientas de teledetección de alta precisión para la planificación territorial y la conservación. En el Capítulo 2, se evaluaron los efectos de la fragmentación del paisaje sobre la diversidad taxonómica y funcional de comunidades de aves en nueve sitios representativos del BST. A partir de modelos jerárquicos multispecie (msNMix), se estimó la abundancia relativa de 139 especies focales, analizando la relación entre las métricas de paisaje y los rasgos ecológicos relacionados con dieta, estrato de forrajeo y morfología. Los resultados mostraron fuertes efectos negativos de la fragmentación sobre la riqueza de especies y cambios marcados en la composición funcional. Las aves frugívoras y nectarívoras fueron las más sensibles a la complejidad del borde y la reducción de hábitat, mientras que las especies generalistas y granívoras se favorecieron en paisajes más abiertos. Estos patrones indican una homogenización funcional y una pérdida de resiliencia ecológica, comprometiendo funciones clave como la dispersión de semillas y la polinización. El Capítulo 3 analizó el papel de la calidad de la matriz no forestal en la persistencia de la biodiversidad. A partir del mapa de alta resolución generado en el primer capítulo, se caracterizó la composición y calidad de la matriz en ventanas de paisaje de 5×5 km, considerando la proporción de coberturas con mayor permeabilidad para el movimiento y los recursos de las especies. Los modelos lineales generalizados indicaron que una mayor calidad de la matriz favorece la riqueza de plantas y la proporción de especies zoócoras y anemócoras, evidenciando una posible mejora en los procesos de dispersión y regeneración. En el caso de las aves, la calidad de la matriz no mostró efectos significativos sobre la riqueza o la diversidad funcional total, aunque sí se asoció positivamente con la proporción de especies insectívoras. Estos resultados sugieren que, en paisajes altamente fragmentados, el mejoramiento de la matriz puede atenuar parcialmente la pérdida de biodiversidad, especialmente en plantas. En conjunto, los resultados de esta tesis evidencian que la fragmentación del bosque seco tropical tiene efectos profundos sobre la biodiversidad, generando filtros funcionales que reducen la diversidad ecológica y la estabilidad de los ecosistemas. Sin embargo, también muestran que las estrategias de conservación y restauración pueden beneficiarse de enfoques que integren tanto la cantidad y configuración del hábitat como la calidad de la matriz circundante. El uso de mapas de alta resolución y métricas de paisaje ofrece una base sólida para identificar áreas prioritarias para la conservación, orientar acciones de restauración y diseñar paisajes multifuncionales donde la producción y la conservación coexistan de manera sostenible.
Códigos con la métrica del rango y sistemas de Steiner q-análogos
(Universidad del Norte, 2025) Arias Domínguez, Francisco de Jesús; Cruz Cantillo, Javier de la
La presente tesis está dedicada al estudio de los códigos con la métrica del rango sobre cuerpos finitos, con especial énfasis en su estructura algebraica y en las conexiones combinatorias que los vinculan con áreas de las matemáticas discretas, en particular con la teoría q-análoga de diseños. Se introducen las nociones fundamentales de los códigos con métrica de rango y de los diseños q-análogos, estableciendo el marco conceptual necesario para los desarrollos posteriores. Se presentan resultados originales sobre la relación entre códigos dualmente AMRD y diseños combinatorios, identificando condiciones bajo las cuales estos códigos dan lugar a diseños q-análogos. En particular, se demuestra que los vectores de peso mínimo de ciertos códigos dualmente AMRD con parámetros [2d, d, d] generan sistemas q-análogos de Steiner, ofreciendo así una interpretación combinatoria precisa de estas estructuras algebraicas. Además, se analiza la descomposición de códigos MRD en términos de códigos simples. Se introduce el concepto de códigos MRD completamente reducibles y se demuestra que es posible descomponer ciertos códigos MRD como suma directa de códigos simples. Este enfoque proporciona una caracterización más detallada de la estructura interna de los códigos MRD, destacando el papel fundamental de los códigos de Gabidulin.
Diseño, síntesis y evaluación in vitro anti-TB de nuevos híbridos basados en quinolinas
(Universidad del Norte, 2022) Valencia Ocampo, Jhesua; Insuasty Delgado, Daniel; Márquez Brazón, Edgar Alexander
La presente investigación se centró en el diseño in-silico, la síntesis y la evaluación de la actividad biológica in-vitro frente a Mycobacterium tuberculosis (M. tuberculosis) de nuevos híbridos de quinolin-tiosemicarbazonas y quinolin-p-aminosalicilhidrazonas. Para el diseño in-silico, se realizó una relación cuantitativa estructura-actividad (QSAR) utilizando la quinolina como núcleo farmacofórico. El mejor modelo presentó los parámetros estadísticos de R2 = 0.837; F = 47.965; s = 0.3126, y fue validado por diferentes métodos estadísticos. Según el modelo obtenido, el volumen Van der Waals, la densidad electrónica y la electronegatividad desempeñan un rol importante en la actividad antituberculosis (anti-TB). Posteriormente, se utilizó el modelo QSAR para el diseño de dos nuevas series de compuestos, una basada en quinolin-tiosemicarbazona 69a-n y la otra en quinolin-p-aminosalicilhidrazonas 72a-k; estas estructuras se acoplaron contra tres proteínas de gran relevancia para M. tuberculosis: proteína transportadora de enoil-acilo reductasa (InhA), decaprenilfosforil-β-D-ribosa-2´-oxidasa (DprE1) y la topoisomerasa ADN girasa. La simulación de dinámica molecular durante 200 ns mostró una energía de unión de -71,3 a -12,7 Kcal/mol, lo que sugiere una posible inhibición de las proteínas. De acuerdo con los resultados obtenidos del razonamiento in-silico, se realizó la síntesis de los compuestos diseñados. El proceso sintético inició con la preparación de diferentes quinolin-3-formilcarbaldehídos, los cuales fueron empleados como precursores para el desarrollo de este trabajo. Para la generación de los productos 69a-n, se llevaron a cabo dos modificaciones sintéticas; la primera consistió en la preparación de diferentes mono-chalconas por medio de una condensación tipo Claisen-Schmidt entre los quinolin-3-formilcarbaldehídos y acetona. La segunda transformación, consistió en una reacción de condensación entre las mono-chalconas previamente obtenidas con tiosemicarbacida. En cuanto a los productos 72a-k, se prepararon a partir de una reacción de condensación entre los diferentes quinolin-carbaldehídos y la hidracida del ácido p-aminosalicílico. Adicionalmente, se evaluó la actividad biológica in vitro de los productos obtenidos frente a M. bovis BCG y M. tuberculosis H37Rv. Los resultados demostraron que todos los derivados 69a-n y 72a-k fueron activos frente a las cepas estudiadas (con un rango de MIC entre 0.03-57.08 µM), siendo algunos más activos que el fármaco isoniacida (69a-e con un rango de MIC entre 0.13-0.17 µM). Complementariamente, los compuestos 69a-e, 72a, 72f, 72h, 72j y 72k fueron evaluados de manera in-vitro frente a seis cepas diferentes de M. tuberculosis drogo resistente. Donde se evidencio mejores valores de MIC, siendo algunos más activos que el fármaco estándar oxafloxacina. Finalmente, la evaluación citotóxica in-vitro de los compuestos demostró que los híbridos 69, son menos citotóxicos y presentan mayor índice de selectividad (IS) que los análogos 72.
Well-balanced and entropy stable numerical schemes for some models described by balance laws
(Universidad del Norte, 2023) Valbuena Duarte, Sonia; Vega Fuentes, Carlos Arturo
This thesis contains two parts dedicated to advancing numerical methods for some models described by balance laws. In the first part, we designed a high-order entropy-stable numerical scheme for the Keyfitz-Kranzer model following theory of Tadmor [E. Tadmor, The numerical viscosity of entropy stable schemes for systems of conservation laws, Math. Comput., 49(1987) pp.91–103], and Fjordholm et al. [U.S. Fjordholm, S. Mishra, and E. Tadmor, Arbitrarily high-order essentially non-oscillatory entropy stable schemes for systems of conservation laws. SIAM Journal on Numerical Analysis, 50(2012) pp.544–573], we constructed an explicit entropy pair and a non-oscillatory reconstruction of a fourth-order numerical flux. The procedure satisfies the sign property, ensuring the proposed scheme is entropy stable. In the second part, we designed numerical methods for the blood flow model in arteries. A characteristic of hyperbolic systems of balance laws is the existence of non-trivial equilibrium solutions, where the effects of convective flows and source terms cancel; such solutions may have physical significance. Generally, a standard numerical method may not satisfy the equilibrium's discrete version at steady state. To avoid this, we constructed an entropy pair and designed a well-balanced and entropy-stable numerical scheme. In our approach, we adopted theory of Tadmor and Fjordholm et al. In addition, we designed a well-balanced discontinuous Galerkin scheme following theory of Mantri and Noelle [Y. Mantri and S. Noelle, Well-balanced discontinuous Galerkin scheme for 2×2 hyperbolic balance law. Computational Physics, 429(2021) pp.1–13]. The robust numerical scheme constructed can preserve the blood flow model's equilibrium states.
Transporte de carga y espín en materiales antiferromagnéticos colineales
(Universidad del Norte, 2023) Mendoza Estrada, Víctor Julio; González Hernández, Rafael Julián
En el presente trabajo se realiza un análisis de simetrías, y se estudian las propiedades electrónicas, magnéticas y de transporte de los compuestos Mn5Siз y LaCrO3 en la fase ortorrómbica partir de cálculos de primeros principios. Los efectos de intercambio y correlación electrónica son estudiados utilizando el funcional en la aproximación del gradiente generalizado (GGA) de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE), en el marco de la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT). Para llevar a cabo este estudio inicialmente se determinaron las energías totales de los compuestos Mn5Si3 y LaCrO3 sin y con acoplamiento espín orbita (SOC) para los estados no magnético (NM), ferromagnético (FM) y antiferromagnético colineal (AFM) usando posiciones atómicas experimentales. Las direcciones del espín se definieron con respecto a los ejes de coordenadas (x, y, z) (correspondientes a las direcciones cristalográficas [100], [010] y [001] respectivamente). Los resultados indican que el orden AFM colineal es la estructura magnética más estable con y sin interacción SOC para ambos compuestos. Seguidamente se calculan las propiedades electrónicas y magnéticas del Mn5Si3 y LaCrOз. Para los dos compuestos, el cálculo de la densidad de estados (DOS) se realizó sin SOC. Para el Mn5Si3 se calculó la densidad de estados total (TDOS), y la densidad de estados parcial (PDOS) de los orbitales 3d-Mn, 3p-Mn, 4s-Mn, 3p-Si y 3s-Si. Mientras que para el LaCrO3 se calculó la PDOS para los estados 3d-Cr y 2p-O. Por otra parte, los Cálculos de la estructura de bandas y densidad de carga se realizaron con y sin SOC. Para LaCrO3 la estructura de bandas sin SOC presenta estados dos y cuatro veces degenerados (línea nodal de Dirac (DNL)), mientras que para el Mn5Si3 presenta estados, dos, cuatro y ocho veces degenerados. Con SOC se generan desdoblamientos en las bandas de energía.  Sin embargo, algunos caminos de alta simetría preservan la degeneración de las bandas debido a la combinación de simetrías no simórficas. Finalmente, se calculó la conductividad Hall anómala para el LaCrOз y conductividad Hall de espín para el Mn5Si3 por medio de la curvatura de Berry y la curvatura de Berry de espín respectivamente, obtenidas con las funciones de Wannier. Según nuestros hallazgos, la respuesta de conductividad Hall de espín para el Mn5Si3 y conductividad Hall anómala para el LaCrOз es el resultado de la presencia de estados anti-cruce de energía (brechas energéticas muy pequeñas) en líneas y planos de alta simetría de la primera zona de Brillouin. La formación de estos estados se induce por la presencia del SOC en el sistema y dan lugar a señales considerables en la curvatura de Berry que se traducen en valores considerables de la conductividad de estos materiales antiferromagnéticos colineales. Todo lo mostrado anteriormente convierte a los antiferromagnetos colineales Mn5Siз y LaCrOз en materiales de gran interés para aplicaciones en dispositivos espintrónicos.
Potencial antiviral y no citotóxico de flavonoides en un sistema modelo in vitro de células normales del epitelio bronquial humano (NHBE) infectadas con el virus sincitial respiratorio modificado: una aproximación del modo de acción
(Universidad del Norte, 2023) Villarreal Camacho, José Luis; Muñoz Acevedo, Amner; San Juan Vergara, Homero
El Virus Sincitial Respiratorio (VSR) es la causa más común de infecciones del tracto respiratorio bajo en niños. Sin embargo, hasta la fecha no hay un antiviral o vacuna efectiva contra el VSR. En este trabajo se evaluó la actividad hemolítica de Baicalina (BE), Baicaleina (BLE), Hesperidina (H), Kaempferol (K), Miricetina (M), Naringina (NG), Naringenina (NGN), Tangeretina (T) y Quercetina (Q) al igual que su citoxicidad sobre células NHBE. Con la ayuda de los virus reporteros rgRSV-P-BlaM y el rgVSR, de manera simple y rápida, se analizó la actividad antiviral de los nueve flavonoides sobre células NHBE. Nuestros ensayos muestran que los nueve ensayados no tienen actividad hemolítica, ni causan apoptosis ni muerte celular a células NHBE. Nuestros hallazgos evidencian, mediante esta nueva plataforma que, de los nueve flavonoides ensayados, solamente Miricetina y Quercetina afectan los eventos de entrada viral del VSR y que Miricetina, además, afecta al ciclo viral del VSR en células NHBE.
Diversity, chemical composition, and biological potential of corticolous lichens from the tropical dry forests of the Atlántico department - Colombia
(Universidad del Norte, 2024) España Puccini, Pierine; Martínez Habibe, María Cristina; Muñoz Acevedo, Amner
TDFs are unique ecosystems with high biodiversity, including a rich variety of lichen species. Lichens are sensitive to environmental changes and can serve as bioindicators of ecosystem health. This study examined the diversity of lichen communities at four TDF sites in the Atlántico Department of Colombia. More than 700 tree lichen specimens were collected and identified at the four sites. A total of 135 species of lichens were identified, of which 19 are possibly undescribed. The most diverse sites were Usiacurí and Repelón, both protected areas with relatively well-preserved forests. The findings of this study demonstrate that the Atlántico TDFs host a large diversity of lichens, with a significant number of records of new species. The observed differences in species composition between sites highlight the importance of habitat heterogeneity and anthropogenic pressures on lichen communities. The results emphasize the need for conservation strategies to protect these ecologically valuable lichen communities within the Atlántico TDFs.
Modelización matemática de la dinámica de transmisión de tuberculosis en el departamento del Atlántico durante el periodo 2015 - 2021
(Universidad del Norte, 2024) Camargo Freile, Isaac Esteban; Flórez Lozano, Karen Cecilia; Gómez Echeverri, Juan Pablo
Introducción: La tuberculosis (TB) es una enfermedad infecciosa causada por la bacteria Mycobacterium tuberculosis, que principalmente afecta los pulmones y se propaga a través de gotas de saliva expulsadas al aire al estornudar o toser. A pesar de ser tratable y prevenible, la TB sigue siendo una de las principales causas de muerte a nivel mundial. Colombia, particularmente el departamento del Atlántico enfrenta desafíos significativos en el control de esta enfermedad, con un aumento notable de casos en años recientes. La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha promovido estrategias como la "Estrategia Fin de la TB" para reducir drásticamente la incidencia y mortalidad de TB para 2035. Se ha utilizado modelos matemáticos, como SIR y SEIR, para comprender la dinámica de transmisión de la TB, incluyendo variantes que incorporan dinámicas vitales como nacimientos y defunciones. La TB pulmonar muestra patrones estacionales en varias regiones, con picos de incidencia durante la primavera y el verano, posiblemente relacionados con factores ambientales y cambios en el comportamiento humano. En el Atlántico, factores como la velocidad del viento y las altas temperaturas podrían influir en la transmisión de la TB. Por lo cual, el objetivo de este estudio se enfoca en los desafíos específicos de la TB pulmonar en el Atlántico, utilizando modelos adaptados a este contexto particular y contrastando la transmisión de la enfermedad con y sin considerar factores ambientales. Metodología: Para modelar la dinámica de transmisión de la tuberculosis en el departamento del Atlántico, describimos los modelos considerados basados en sistemas de ecuaciones diferenciales ordinarias y luego estimamos los parámetros con base en datos obtenidos del Sistema de Vigilancia de Salud Pública (SIVIGILA). Detallamos la familia de modelos empleados en este estudio, brindando información sobre los análisis cualitativos a partir de fundamentación matemática y el número reproductivo básico. Posteriormente, aplicamos el modelo a los datos del departamento del Atlántico Colombia. Examinamos la dinámica de transmisión de la tuberculosis en esta población en particular, abarcando el período de 2015 a 2021, para un total de 364 semanas epidemiológicas. Utilizamos una base de datos disponible y totalmente anónima, con registró la fecha de inicio de los síntomas y la fecha en que el paciente inició el tratamiento. Resultados: Se identifico que la mayor incidencia de tuberculosis en el departamento del Atlántico se registró en 2021, con aproximadamente 120 casos detectados entre las semanas 20 y 30. Para el año 2015, el modelo que considera a la tasa de transmisión como dependiente del tiempo proporcionó un mejor ajuste, destacando especialmente un valor más alto para la tasa de tratamiento, durante este año en comparación con todo el período de estudio, seguido de la tasa de recuperación estimada para 2018. Por el contrario, se observó un patrón constante en las tasas de transmisión de la tuberculosis para los años 2016 y 2017, lo que sugiere que el modelo independiente del tiempo se adaptó mejor a estos períodos. A su vez identificamos el número reproductivo básico de la tuberculosis para todo el periodo de estudio 2015 a 2021, y descubrimos que en la población del departamento del Atlántico durante las semanas 1 a 23, que este término fue mayor a 1, para los años 2015, 2018, 29019, 2020 y 2021; lo que indica la aparición de un brote epidémico.
Evaluación económica de un programa de modificación de estilo de vida para la prevención de diabetes tipo 2 en Colombia: aplicando modelos Markovianos
(Universidad del Norte, 2023) Anillo Arrieta, Luis Ángel; Flórez Lozano, Karen Cecilia; Rodríguez Acosta, Sandra
Introducción: La diabetes tipo 2 (DT2) constituye una carga significativa para los sistemas de salud, incluido el de Colombia, y la modificación del estilo de vida se presenta como una herramienta clave en la prevención primaria para mitigar esta carga. En este contexto, es imperativo que los formuladores de políticas en salud y los tomadores de decisiones en Colombia dispongan de información detallada sobre los efectos en la salud y la costo-efectividad de las intervenciones destinadas a prevenir la DT2. Por lo tanto, el objetivo de este estudio es evaluar la costo-efectividad de un programa de modificación de estilo de vida para la prevención de la DT2 en Colombia, considerando la perspectiva del Sistema General de Seguridad Social en Salud (SGSSS) y utilizando el enfoque de costo-utilidad. Metodología: Estudio cuantitativo de diseño longitudinal, con información base de un estudio llevado a cabo entre 2018 y 2022 en las ciudades de Barranquilla y Bogotá con participantes mayores de 30 años, el estado glucémico se definió mediante una prueba de tolerancia oral a la glucosa (PTOG). Los participantes se clasificaron en sujetos con normoglucemia (NGT), prediabetes y diabetes (DT2). Aquellos con prediabetes fueron invitados a participar en el programa de intervención de modificación de estilo de vida. La evaluación de la calidad de vida relacionada con la salud (CVRS) se realizó mediante el cuestionario EQ-5D-3L. Se emplearon diversos modelos estadísticos, como regresión logística, Tobit y logaritmos de aprendizaje automático, para examinar los factores asociados a cambios favorables en la CVRS. Un modelo de Markov de cuatro estados se utilizó para estudiar la costo-efectividad del programa de prevención de DT2 basado en cambios en el estilo de vida, comparándolo con un grupo de control sin intervención. La evaluación de la costo-efectividad se expresó mediante la razón incremental de costo-efectividad (RICE) de Costos por AVAC ganado. Resultados: Se observaron cambios significativos en la CVRS en algunos grupos intervenidos. La RICE estimada fue de -$ 4,221,172 COP por AVAC ganado (ahorros de $ 1,430 USD/AVAC) con una tasa de descuento del 5%. La mayoría de las RICE fueron negativas, lo que conduce que en la mayoría de los escenarios planteados la prevención de DT2 en Colombia mediante modificación de estilo de vida produce ahorros. En conclusión, este estudio demuestra que la prevención de la DT2 a través de intervenciones en el estilo de vida puede generar mejoras sustanciales en la CVRS en Colombia. Además, la implementación de un programa de intervención en el estilo de vida para la prevención o el retraso de la DT2 en Colombia se muestra como una medida costo-efectiva.
Well-posedness, regularity, asymptotic behavior and analyticity for some plate-membrane type transmission problems
(Universidad del Norte, 2022) González Ospino, Jonathan; Barraza Martínez, Bienvenido; Denk, Robert
In this thesis some plate-membrane type transmission problems are studied. Three dampings are considered on the structure: thermal and structural for the plate, and global viscoelastic of Kelvin-Voigt type on the membrane. Sometimes some damping is removed from the structure. The plate may or may not have an inertial term. In the presence and/or absence of any of the elements mentioned above, we establish existence and uniqueness of solution of the system, which depends continuously on the initial data. We also obtain results of regularity, stability and analyticity. We use the semigroup approach to show the well-posedness our system. Following an idea of proof of regularity developed by Avalos and Lasiecka, we prove that if the inertial term is present or absent then the boundary and transmission conditions hold in the strong sense of the trace when the initial data are smooth enough. Then, using a general criteria of Arendt-Batty, we show the strong stability of our system when the membrane is damped and the plate is with or without rotational inertia. Employing a spectral approach, we indirectly prove exponential stability when the plate has rotational inertia and the structure is totally damped. This asymptotic behavior of the solutions is lost when we remove the viscoelastic component of the membrane. Under this situation, we impose a geometrical condition on the membrane boundary and obtain that the solutions decay polynomially with a rate of order at least 1/25 when the plate has rotational inertia and structural damping. Finally, using a well-known Liu-Zheng criterion we prove by contradiction the analyticity of the system when the membrane has Kelvin-Voigt damping and the thermoelastic plate is considered without inertial term and without structural damping.
Magneto-transporte en materiales ferromagnéticos y antiferromagnéticos
(Universidad del Norte, 2022) Sierra Cortés, Miguel Ricardo; González Hernández, Rafael Julián
En el presente trabajo se determina computacionalmente la conductividad Hall anómala en diferentes materiales ferromagnéticos y antiferromagnéticos. Para calcular esta propiedad magneto-eléctrica, se empleó la fórmula de Kubo usando funciones de Wannier construidas a partir de las funciones de Bloch de la teoría del funcional de la densidad. En el caso de materiales ferromagnéticos se encontró que es posible modular la conductividad Hall anómala por medio de la deformación isotrópica de materiales como el Fe, Co y FeCo. Además se realizó un estudio de la variación de la conductividad Hall anómala con la magnetización intrínseca. Para los materiales antiferromagnéticos colineales, en particular el CoNb3S6, se encontró la presencia de una señal considerable de conductividad Hall anómala en el nivel de Fermi, la cual no debería estar presente por ser un material con magnetización neta nula. Sin embargo, por medio de cálculos de primeros principios y análisis de simetría, se demostró que el rompimiento efectivo de la simetría de reversión temporal que se manifiesta en la curvatura de Berry es el responsable de la presencia del efecto Hall anómalo en este material; fenómeno recientemente descubierto y conocido como efecto Hall cristalino. Se espera que el presente trabajo contribuya al descubrimiento de fenómenos y materiales emergentes para el desarrollo de futuros dispositivos espintrónicos.
Representaciones de Gerbes multiplicativos
(Universidad del Norte, 2022) Blanco Gamarra, Jaider Enrique; Uribe Jongbloed, Bernardo; Bidermann, Georg
Un gerbe es una estructura geométrico-topológica asociada a un espacio que proporciona una realización geométrica de la cohomologia de orden tres de una variedad. Esta realización geométrico topológica es análoga a la forma en que un fibrado de líneas es una realización geométrica de la cohomologia de orden dos. En este trabajo presentamos la 2-categoría monoidal de gerbes donde un gerbe es un espacio topológico junto con una información topológica clasificada por la clase de Dixmier-Douady. Nos interesamos en particular en entender los objetos tipo grupo en esta categoría y mostramos que los objetos tipo grupo se pueden ver como lo que se han denominado en la literatura como un gerbe multiplicativo. Utilizando que es un grupo objeto en gerbes procedemos a definir sus representaciones en la misma 2-categoría. Por medio de manipulaciones categóricas podemos definir su centro y en casos particulares podemos ver cuando dos de estos centros son equivalentes; este el caso cuando los gerbes multiplicativos son duales de Pontrjagin. Lo anterior permite generalizar equivalencias de Morita conocidas en algebras de Hopf sobre grupos finitos a grupos topológicos.
Estudio teórico de propiedades físicas de nuevos materiales bidimensionales del grupo VI
(Universidad del Norte, 2022) Ramírez Montes, Luz Mery; López Pérez, William Rafael; González, Rafael
En el presente trabajo se estudian las propiedades estructurales, mecánicas, electrónicas, termodinámicas y termoeléctricas de nuevos materiales 2D del grupo VI (selenene y tellurene). Además, se analizan los efectos de los defectos sustituyentes y adsorbatos atómicos en estos materiales. Estos cálculos se basan en la teoría funcional de la densidad (DFT), utilizando el método proyector de ondas aumentadas (PAW) y la aproximación de gradiente generalizado (GGA) de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) para el potencial de intercambio y correlación. Adicionalmente, se aplicó el funcional de Heyd-Scuseria-Ernzerhof (HSE06) para una mejor precisión de las propiedades electrónicas. Inicialmente se calculan las propiedades físicas del selenio y telurio en la fase trigonal A8, y debido a su disposición en tricapas unidas mediante fuerzas Van der Waals, se utilizó la corrección Grimme para describirlos. Los parámetros obtenidos para estas estructuras están en buen acuerdo con los datos experimentales reportados. Posteriormente, se predice la estabilidad vibracional de la monocapa de selenio llamada selenene. Para tal fin se estudian las fases estructurales alpha, beta y gamma, mediante las curvas de dispersión de fonones. En la fase alpha el selenene no tienen modos imaginarios en ningún punto, lo que indica que el material es vibracionalmente estable. Esta fase puede obtenerse espontáneamente a partir de las tres capas de selenio a lo largo de la dirección [001] en la estructura trigonal del volumen. Estos resultados se comparan con los obtenidos para la monocapa de Telurio. La estructura electrónica calculada para ambos materiales muestran un carácter semiconductor para aplicaciones electrónicas y optoelectrónicas. Respecto a las propiedades elásticas se observa que el tellurene es un material más blando que el selenene. Adicionalmente, los parámetros de transporte eléctrico indican que el selenene y tellurene son materiales termoeléctricos prometedores, ofreciendo una alternativa para recuperar el calor residual y transformarlo en electricidad. Finalmente se analizan los cambios inducidos por los defectos atómicos sobre las propiedades de la monocapa de selenio. Para tal propósito se estudió la estabilidad energética de los adsorbatos S, Se, Pt, Te, Sb y Sn en posiciones de alta simetría. Las energías de adsorción de los adatoms en su posición más estable están entre -1,46 eV para el Te y -4,44 eV para el Pt. Con respecto a la sustitución, el Pt presenta la mayor estabilidad en la posición intermedia con una energía de formación de -150.5 meV. Cuando se adsorben átomos ó se realizan sustituciones, cambian las propiedades electrónicas del material, hasta el punto que se reduce la brecha de energía resultando en una transición de semiconductor a metal. Estos resultados muestran que la ingeniería de defectos es eficaz para sintonizar la banda electrónica para aplicaciones en electrónica y optoelectrónica. Por otro lado, encontramos que la monocapa de selenio con sustitución de Sn en la capa intermedia presenta un valor máximo de ZT =1.0, mientras que la monocapa de selenio limpia tiene un valor máximo de ZT =0.98. Estos resultados muestran que el enfoque de sustituciones intermedias es más favorable para aumentar la figura de merito adimensional. Lo cual indica que la monocapa de Selenio con defectos son materiales termoeléctricos prometedores, ofreciendo una alternativa para la generación de energía.
Transmission and adhesive contact problems with plasticity
(Universidad del Norte, 2022) Peñas Galezo, Ramiro; Hernández Monzón, Jairo
En esta tesis se investigan problemas de transmisión y contacto adhesivo entre sólidos, placas o vigas, con deformación plástica perfecta, y con deformación elastoplástica independiente de la velocidad con endurecimiento cinemático. El contacto es de tipo unilateral (sin penetración entre sólidos), y la adhesión es de tipo unidireccional (irreversibilidad en la ruptura de las fibras del pegamento). El contenido de la tesis resuelve un ejemplo de transmisión unidimensional con plasticidad perfecta (caso vigas o varillas). Otra sección realiza una formulación de tipo clásica para el problema de transmisión de placas de tipo Maggiani-Mora para el caso perfectamente plástico. Se prueba la existencia y unicidad de soluciones a partir de la teoría de operadores m-acretivos con operadores multivaluados en espacios de Banach. Para los casos elastoplásticos de placas y sólidos, se formula un modelo variacional bajo consideraciones de contorno apropiada, y se prueba la existencia de soluciones débiles a partir de resultados previos de la teoría de problemas doblemente no lineales de las ecuaciones diferenciales parciales no lineales en espacios de Banach.
Estabilidad y diagrama de fase de aleaciones de hierro a condiciones de presión y temperatura del núcleo terrestre
(Universidad del Norte, 2021) Moya Camacho, Aldemar José de; Pinilla Castellanos, Carlos
El núcleo es la capa más profunda de la tierra, representando el 32.5% de su masa y, subdividida en dos capas: el núcleo externo líquido y el núcleo interno solido (Hirose et al. 2013; Litasov et al. 2016). Una densidad de masa entre un 5% y 10%, menor a la densidad del hierro puro (Fe) y el salto de densidad de 4.5% entre el núcleo interno y externo, no es explicado por una transición de fase sólido y líquido del Fe. El azufre (S) es el candidato más fuerte para acompañar al Fe, esto mediante una aleación Fe1-xSx que sometida a condiciones de presión entre 130-350 GPa y temperatura entre 4000-7000 K, reproduciría la densidad y velocidad del sonido del núcleo. Utilizando la DFT, calculamos las propiedades estructurales, termodinámicas y vibracionales de los polimorfos de Fe, FeS y Fe3S sólidos, determinando sus estabilidades y descartando su presencia en el núcleo interno. Por otra parte, mediante Dinámica Molecular de Primeros Principios, calculamos las propiedades estructurales y dinámicas, la densidad y la velocidad del sonido compresional de las aleaciones líquidas de Fe(1-x)Sx con concentraciones de S de 5.8 a 16wt%. Los resultados indican que el núcleo interno está compuesto por mezclas eutécticas solidas de Fe-HCP+FeS-VI y Fe-HCP+FeS-VII, mientras que una concentración entre 12.8wt% y 13.8wt% de S explica el núcleo externo sólido, desconociendo así el valor exacto de la composición. La temperatura en la frontera entre núcleo interno y externo (ICB) es de 5200K, obtenida del diagrama de fase Fe-Fe3S que utilizó las temperaturas del Fe y el Fe3S, como referencia. Los resultados obtenidos en este trabajo aportan una explicación de las propiedades y composiciones de los núcleos interno y externo, sugiriendo en el futuro, la utilización de sistemas ternarios que expliquen con mayor precisión las propiedades y las composiciones del núcleo.
Well-posedness and qualitative properties for abstract time-difference equations
(Universidad del Norte, 2021) Díaz Noguera, Stiven E.; Álvarez Pardo, Edgardo; Lizama, Carlos
In this thesis we introduce the notions of the stable Levy process and the scaled Wright function within the discrete setting. Using these notions, we prove a subordination principle which will be used to investigate different classes of discrete time fractional difference equations. In addition, we introduce the Banach space of (N, λ)-periodic vector-valued sequences. Moreover, we show the existence and uniqueness of (N, λ)-periodic solutions to a class of abstract Volterra difference equations as well as of fractional difference equations.
Tuning the properties of group III-As in the thinnest limit: a theoretical study of single layer and 2D-heterostructures
(Universidad del Norte, 2021) González García, Álvaro; Milošević, Milorad; López, William; Peeters, François
El presente trabajo aporta nuevos conocimientos teóricos a la investigación de los materiales bidimensionales, conformados por elementos del grupo III-As (BAs, GaAs, InAs). Igualmente sirve de fundamento para futuras investigaciones en materiales bidimensionales, tanto teóricas como experimentales. En esta tesis se lleva a cabo una investigación de primeros principios a partir de la teoría Funcional de la Densidad (DFT) para sintonizar las propiedades físicas de los materiales del grupo III-V en el límite más delgado utilizando: multicapas bidimensionales, tensión, funcionalización con hidrógeno y adsorción de metales de transición.

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