División de Ciencias Básicas e Ingeniería
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- Estudio de las propiedades físicoquímicas y luminiscentes del material compósito TbTPTZ@HKUST-1(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2026-09-01) Contreras Pérez, César GiovaniEn este trabajo se realizó la síntesis de la red metal-orgánica (MOF) HKUST-1 utilizando el ácido bencen-1,3,5-tricarboxílico (BTC) como ligante y el ion cobre (Cu²⁺) como centro metálico, de los cuales se obtiene una estructura cúbica centrada en las caras, en un rendimiento de 78% y con alta cristalinidad. También se realizó la síntesis del compuesto de coordinación TbTPTZ utilizando al ligante 2,4,6-Tris-(2-piridil)-s-triazina (TPTZ) y al ion Tb3+, en un rendimiento de 84% y con alta cristalinidad. Se realizaron varias técnicas de infiltración de TbTPTZ en HKUST-1, las cuales incluyen i) la infiltración directa del TbTPTZ en HKUST-1 (Met1); ii) infiltrando primero al Tb3+, seguido después del ligante TPTZ, para que el compuesto TbTPTZ se ensamble en el interior de las cavidades de HKUST-1 (Met2); iii) infiltrando primero al ligante TPTZ, seguido después del Tb3+, también para que TbTPTZ se ensamble en el interior de las cavidades de HKUST-1 (Met3); iv) poner (Met4), y finalmente v) poner (Met5), en todos los casos para intentar generar el compósito TbTPTZ@HKUST-1. Tanto HKUST-1, como TbTPTZ y los materiales obtenidos en las 5 metodologías anteriores se caracterizaron mediante diferentes técnicas. La difracción de rayos-X de los polvos destaca la presencia y la conservación de la estructura de la HKUST-1 en todas las metodologías de síntesis, lo que evidencia que la infiltración de TbTPTZ, en HKUST-1 no modifica la estructura. El TGA corroboró que los óxidos de cobre en HKUST-1 y de terbio en TbTPTZ finales fueran proporcionales a las cantidades empleadas, sobre todo en la Met2. Con espectroscopía UV-vis se determinó que TbTPTZ para la Met2 se infiltró de manera adecuada, en un 85.18%. La técnica conjunta de MEB-EDS evidenció que relación HKUST-1/TbTPTZ fue la adecuada para la Met2. En otras metodologías había hojuelas de TbTPTZ en la superficie del material HKUST-1, lo que no se observó para Met2, prueba contundente de que TbTPTZ se ensambló directamente en las cavidades de HKUST-1. La espectroscopía luminiscente indica que para Met2 el material HKUST-1 interactúa con TbTPTZ, volviendo al huésped más asimétrico, reflejado en el valor de la proporción entre la transición eléctrica (⁵D₄→7F6) y la transición dipolar magnética (⁵D₄→7F₅) de Tb, que no varía y se toma como referencia. El resultado de ensamblar a TbTPTZ directamente en las cavidades de HKUST-1 como compósito TbTPTZ@HKUST-1 da lugar a que la proporción [(⁵D₄→7F6)/ (⁵D₄→7F₅),] aumente. Esto se debe a que el valor de la transición eléctrica aumenta y se refleja en el cambio de color, desplazándose más hacia la zona de color verde, en comparación del color verde amarillento de TbTPTZ. La proporción empleada del centro emisor, TbTPTZ por sí solo, es mucho mayor en comparación con la cantidad del mismo en el compósito TbTPTZ@HKUST-1. El compósito genera efectos positivos en las propiedades de interés que son la emisión, la pureza del color, y es una matriz barata.
- Síntesis y caracterización de polímeros de coordinación empleando ácido ferúlico y quercetina para la generación de BioMOFs(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2026-09) Ordoñez Guzmán, José CarlosEn el presente proyecto, se sintetizaron cinco polímeros de coordinación de tipo redes metal orgánicas de biomoléculas (BioMOFs), empleando como ligantes orgánicos, moléculas bioactivas de origen natural, y que por lo tanto presentan propiedades bioactivas. Las moléculas elegidas en este proyecto son: ácido ferúlico (ácido 4-hidroxi-3-metoxicinámico, AF) y quercetina (3,3’,4’,5,7- pentahidroxilflavona, Quer). Los metales seleccionados fueron el Mg, Co, Ca, Al, y Eu, empleados en las reacciones como sales de nitrato. Los nuevos materiales fueron preparados a través de metodologías de síntesis solvotermal y a reflujo denominados MgAF, CoAF, CaAF, AlQuer y EuQuer, los cuales se caracterizaron mediante las técnicas de difracción de rayos X de polvos (PXRD), espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), análisis termogravimétrico (TGA) y microscopía electrónica de barrido (SEM) para conocer sus propiedades fisicoquímicas y estructurales. El análisis FTIR confirmó la coordinación de los grupos funcionales de AF y Quer con los centros metálicos, principalmente mediante interacciones metal-oxígeno, formando quelatos en ambos ligantes y coordinación bidentada de carboxilatos para los Ferulatos. Los estudios de TGA mostraron estabilidad térmica en los materiales entre 368-390 °C, dependiendo de la naturaleza del metal y del método de síntesis empleada. Asimismo, las micrografías SEM revelaron morfologías particulares para cada sistema, incluyendo prismas tipo aguja, varillas hexagonales y barras rectangulares. La estructura de MgAF se resolvió a partir del difractograma experimental empleando los datos de difracción de rayos X de polvos, a través del método de Rietveld, utilizando el programa EXPO2014. El cual es un método novedoso utilizado para resolver estructuras desde polvos microcristalinos y con el apoyo de cálculos teóricos a nivel DFT (Density Fuctional Theory) en condiciones periódicas empleando el programa Quantum ESPRESSO. Empleando esta metodología, el material MgAF cristaliza en el sistema ortorrómbico con grupo espacial Pcab donde su respectiva celda unitaria consta de un volumen de 2208.35 Å3, parámetros de celda a = 13.54381 Å, b = 19.34805 Å, c = 8.42732 Å, α = β = γ = 90°, como lo confirman los análisis de PXRD y el refinamiento estructural mediante el método DFT-Rietveld, con Rp de 4.441 y chi2 de 2.103. Finalmente, los materiales sintetizados representan nuevos sistemas BioMOF con propiedades estructurales y fisicoquímicas relevantes, lo que abre la posibilidad de explorar futuras aplicaciones en áreas biomédicas y de administración controlada de moléculas bioactivas.
- Diseño de redes neuronales con programación entera y metaheurísticas(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2026-06-09) Buendia Arrieta, Luis AngelEn el campo del aprendizaje automático se encuentran las denominadas redes neuronales artificiales, las cuales se emplean en el aprendizaje profundo para realizar tareas de clasificación o regresión, generando predicciones a partir de una entrada dada. Para su implementación se definen sus hiperparámetros que incluye, entre otros aspectos, el número de neuronas, el número de capas y las conexiones entre ellas. Posteriormente, se optimizan los pesos que modelan la importancia de cada conexión entre neuronas, así como los umbrales asociados a cada una, los cuales determinan la facilidad con la que una neurona se activa. El objetivo de este proceso es minimizar el error entre la predicción obtenida y la salida deseada sobre un conjunto de datos. A este procedimiento se le denomina entrenamiento, y las redes ya entrenadas se emplean posteriormente para realizar predicciones sobre datos que no forman parte del conjunto de entrenamiento. En este trabajo se presentan dos metaheurísticas que reducen el número de hiperparámetros de una red neuronal artificial manteniendo un buen rendimiento. Una metaheurística consiste en un algoritmo genético, su objetivo es reducir el número de conexiones entre capas. La otra metaheurística consiste en un algoritmo glotón, y su objetivo es quitar neuronas o capas con sus respectivas conexiones distribuyendo sus pesos en las neuronas restantes. Además de las metaheurísticas, en este trabajo se aborda el problema del entrenamiento de una red neuronal utilizando técnicas de programación lineal entera. Para probar estas técnicas se entrenaron dos redes neuronales una de clasificación de cáncer de mama y otra de predicción de avance académico de alumnos de la UAM Azcapotzalco.
- Programación no lineal aplicada a sistemas estructurales formados por vigas y columnas(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2026-07-08) Flores Aceves, AlfredoEsta investigación tiene como propósito general implementar modelos y estrategias para la resolución de problemas de optimización en la ingeniería civil, enfocándose esencialmente en elementos y sistemas estructurales formados por vigas, columnas y marcos rígidos. Los objetivos de optimización se centran en minimizar el peso propio de una estructura y maximizar las fuerzas aplicadas a la misma. El proceso de diseño estructural convencional asegura el cumplimiento normativo; sin embargo, no garantiza que la configuración final sea la óptima. Al fundamentarse en un procedimiento que se basa en proponer soluciones y probar su viabilidad, las respuestas de este enfoque tradicional pueden representar únicamente "soluciones factibles", pero rara vez las soluciones verdaderamente óptimas. Debido a la complejidad de los modelos estructurales, se implementó programación no lineal y algoritmos metaheurísticos. Específicamente, se empleó el Algoritmo de Optimización por Enjambre de Partículas (PSO), el cual destaca por su robustez para recorrer espacios de búsqueda de grandes dimensiones, y su capacidad para resolver numéricamente modelos matemáticos mediante la programación de ecuaciones no lineales. El análisis demostró una marcada diferencia en la complejidad algorítmica según el objetivo: los modelos enfocados en minimizar el peso propio resultaron ser considerablemente más complejos y requirieron mayor tiempo de procesamiento computacional que aquellos orientados a maximizar las fuerzas. Se justifica plenamente la necesidad de utilizar la programación no lineal y algoritmos metaheurísticos, para poder resolver problemas de optimización que involucran elementos y sistemas estructurales. La integración matemática de estas herramientas permite alcanzar la máxima eficiencia de manera directa desde las fases iniciales del diseño.
- Biodegradación de hidrocarburos en suelo contaminado empleando bacterias del intestino del Tenebrio molitor(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2026-07) Buñay Calle, Marco AntonioEn el presente estudio se evaluó la eficiencia de la bioaumentación en la degradación de hidrocarburos fracción pesada en un suelo contaminado, utilizando como tratamientos un control o testigo, bacterias hidrocarbonoclastas y bacterias del tracto digestivo de Tenebrio molitor (T. molitor). Los resultados mostraron una disminución progresiva de la concentración del contaminante en todos los tratamientos a lo largo del tiempo; sin embargo, la magnitud de la remoción fue diferente entre ellos. El tratamiento testigo presentó una degradación limitada, atribuible a procesos de atenuación natural, mientras que los tratamientos bioaumentados evidenciaron una remoción significativamente mayor del contaminante. El análisis estadístico confirmó diferencias significativas entre tratamientos, entre tiempos de muestreo y en la interacción tratamiento-tiempo, lo que demuestra que la eficiencia de degradación dependió tanto del tipo del inóculo empleado como del tiempo de incubación. La comparación múltiple de medias indicó que todos los tratamientos difirieron significativamente entre sí, destacando el tratamiento con bacterias del tracto digestivo de T. molitor como el más eficiente, seguido por el tratamiento con bacterias hidrocarbonoclastas. Desde el punto de vista cinético, los tratamientos bioaumentados presentaron mayores constantes de degradación y menores tiempos de vida media y de remoción estimada del contaminante en comparación con el control. En particular, el tratamiento con bacterias del tracto digestivo de T. molitor mostró la mayor velocidad de biodegradación y el menor tiempo estimado para alcanzar altos niveles de remoción, lo que sugiere un alto potencial de este consorcio microbiano para aplicaciones de biorremediación. En conjunto, los resultados obtenidos evidencian que la bioaumentación constituye una estrategia efectiva para acelerar la degradación de hidrocarburos fracción pesada en suelo contaminado, y que la microbiota asociada al tracto digestivo de T. molitor representa una alternativa particularmente prometedora para este tipo de procesos.
- Biodisponibilidad de arsénico y metales en partículas atmosféricas asociadas a la minería en Zimapán, Hidalgo(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2026) Zubieta Martínez, IsabelEl presente estudio evaluó la biodisponibilidad de elementos potencialmente tóxicos (EPT) en partículas y polvos atmosféricos en la zona centro de Zimapán y en una Escuela Secundaria por la posible dispersión eólica de jales mineros. Para lograr este objetivo se analizó la mineralogía y composición química (difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido con espectroscopía de energía dispersiva de rayos X) de las muestras de los polvos de azotea. Lo anterior reveló una composición heterogénea, con un predominio de fases cristalinas comunes como la calcita y el cuarzo; sin embargo, el EDS detectó As, Pb, Fe y S, indicando la posible presencia de minerales asociados a la actividad minera. Mediante la modelación de trayectorias de vientos con el software HYSPLIT y rosas de vientos se demostró que, durante las tres temporadas analizadas (lluvia, seca-fría y seca-cálida), las masas de aire que alcanzan los sitios de muestreo (Presidencia Municipal y Escuela Secundaria) se desplazan previamente sobre las presas de jales. Este resultado corrobora los resultados de la caracterización por MEB-EDS, lo que indica que los elementos potencialmente tóxicos detectados en el polvo y partículas atmosféricas provienen de los jales mineros de los alrededores de Zimapán, cuyo transporte hacia zonas pobladas podría ocasionar un riesgo para la salud pública. Adicionalmente, se evaluaron cuatro parámetros de concentraciones, los cuales son: totales, solubles, bioaccesibilidad en fase gástrica y biodisponibilidad pulmonar, donde las concentraciones totales de As, Pb y Cd en los polvos de azotea superaron los límites establecidos por la NOM-147-SEMARNAT/SSA1-2004 y la NOM-157-SEMARNAT-2009; sin embargo, la baja solubilidad general del material evita su clasificación como residuo peligroso. Aun así, la solubilidad del As excedió el límite de la NOM-127-SSA1-2021 para agua potable, lo que representa un riesgo directo para lugares donde se capta agua de lluvia, por lo que es necesario un tratamiento previo a su consumo. Para la evaluación de un riesgo real de exposición, se determinaron la bioaccesibilidad en fase gástrica y la biodisponibilidad pulmonar. Los resultados mostraron que una fracción significativa del As puede liberarse y ser absorbida por el organismo por simulación de la digestión en la fase gástrica, lo que evidencia que existe un riesgo toxicológico, el cual no solo depende de la cantidad presente, sino de la forma química y la movilidad del contaminante. El As presentó consistentemente la mayor biodisponibilidad pulmonar, identificándolo como el elemento de mayor preocupación para la salud por inhalación. Las concentraciones de EPT en PM10 mostraron una variación temporal: la temporada seca-fría presentó los valores totales más altos debido a la resuspensión de partículas, mientras que la temporada de lluvias registró las mayores fracciones biodisponibles de As, atribuibles al lavado atmosférico que remueve partículas gruesas y deja en suspensión fracciones finas enriquecidas en metales. El análisis estadístico se realizó usando la prueba no paramétrica de Mann-Whitney U mostró diferencias significativas de Pb y Cd entre los sitos muestreados, lo que refuerza que la influencia de la dirección del viento y su proximidad a las presas de jales, que se encuentran alrededor de la zona urbana. Este patrón sugiere que la distribución de las partículas con EPT no es uniforme, sino que depende de las trayectorias atmosféricas y de la distancia relativa a las fuentes mineras. Para la evaluación del riesgo, se consideraron las concentraciones totales de EPT, lo que arrojó resultados elevados; por ello, para obtener un riesgo más realista, se volvió a evaluar con las concentraciones de biodisponibilidad pulmonar. El As el principal contaminante de riesgo moderado durante todo el año, con un incremento notable en la temporada de lluvias. En conjunto, los resultados confirman que existe dispersión eólica activa de partículas procedentes de los jales hacia las zonas habitadas y estas partículas contienen EPT capaces de generar exposición real en la población. Por ello, es fundamental establecer estrategias de prevención a la exposición humana, especialmente durante las temporadas de mayor vulnerabilidad.
- Desarrollo de una matriz de quitosano y alginato como prototipo de transportador y liberador de probióticos y prebióticos en el tracto gastrointestinal humano(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2026-05-30) Casas García, EsmeraldaEl presente trabajo aborda el desarrollo y evaluación de un sistema de encapsulación basado en complejos polielectrolíticos de alginato (ALG) y quitosano (QUI) destinado a la administración oral controlada del probiótico Bacillus clausii. La matriz se obtuvo mediante gelificación iónica con Ca²⁺ y posterior estabilización polielectrolítica. Como variables de estudio se evaluó el acoplamiento físico de antioxidantes (curcumina, quercetina) y del prebiótico inulina, así como la incorporación del medio mínimo M9 como sustituto del caldo TBS para minimizar la proliferación durante el almacenamiento. La viabilidad inicial del inóculo comercial Enterogermina® se cuantificó en 3.66 × 108 UFC/mL, equivalente a una recuperación del 45.8 % respecto al valor declarado por el fabricante (8 × 108 UFC/mL). En medio M9 la concentración bacteriana fue de 5.6 × 107 UFC/mL, compatible con un estado de mantenimiento metabólico. El sistema ALG/QUI mostró integridad estructural en condiciones bucales (pH 7.4) y gástricas (pH 2.5), con liberación nula de células viables en estos medios y liberación efectiva en condiciones intestinales (pH 8) y biliares (0.3 % p/v de sales biliares). Tras una semana de almacenamiento a 4 °C, las concentraciones máximas liberadas fueron 1.67 × 107 UFC en medio intestinal y 1.43 × 107 UFC en medio biliar. Los resultados confirman la funcionalidad de la matriz biopolimérica como barrera fisicoquímica, su biocompatibilidad con B. clausii y la viabilidad del sistema como plataforma de administración de microorganismos. Se discuten las posibles causas de los rendimientos absolutos bajos — eficiencia de encapsulación, viabilidad durante el almacenamiento y diseño del ensayo de liberación — y se proponen estrategias para incrementar la dosis recuperada hasta el rango terapéutico (107–109 UFC).
- Bioeconomía circular aplicada a un residuo agroindustrial de la Región del Totonacapan Veracruz. Caso de estudio(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2026-01) García Santiago, Berenice ElisamaEste trabajo consistió en la evaluación de la sostenibilidad ambiental, económica y social del proceso de composteo de un residuo agroindustrial con la finalidad de aprovecharlo dentro de su cadena de valor siguiendo un enfoque de bioeconomía circular, en el municipio de Papantla. En esta región del Totonacapan, la comercialización de la hoja de maíz es una actividad económica con mayor auge en los últimos años, en el que se añade azufre a la hoja para prolongar su vida útil y mejorar su calidad. Esto genera residuos de hoja de maíz con azufre y como no existe una gestión de residuos, se queman, lo que provoca que se liberen compuestos de azufre y otros gases contaminantes. Lo anterior impulsó, un estudio basado en entrevistas semiestructuradas con grupos de interés, estimación de generación de residuos, tratamiento por composteo, análisis de ciclo de vida ambiental y social, así como evaluaciones de circularidad del material y del producto en su cadena de valor. Los resultados indican que en el municipio de Papantla se generan anualmente más de 2,900 t de residuos de hoja de maíz azufrada. El tratamiento por composteo demostró que el azufre no interfiere en la degradación y que se alcanzan temperaturas superiores a 40 °C, que permiten la reducción de la relación C/N, la eliminación de patógenos, altos índices de germinación. La calidad de la composta es tipo C cuyo uso es para área verdes urbanas y reforestación. El uso del software SimaPro permitió realizar el análisis de ciclo de vida al proceso de composteo y compararlo con un relleno sanitario y la disposición a cielo abierto de los residuos de interés, mostrando que las categorías de impacto que se reducen en un 99.99 % mediante el composteo son ecotoxicidad del agua dulce, ecotoxicidad marina, eutrofización de agua dulce, eutrofización marina, toxicidad carcinógena humana y toxicidad no carcinógena humana. Por lo tanto, se concluye que el aprovechamiento de los residuos azufrados mediante su composteo y el uso de la composta como insumo agrícola, conducen a una simbiosis agroindustrial. Esto favorece la mejora en la eficiencia en el uso de los recursos al cerrar el ciclo productivo de la hoja de maíz, agrega valor a residuos previamente considerados desechos y contribuye a la reducción e impactos ambientales. En conjunto, estas acciones permiten la transición hacia una bioeconomía circular en la región del Totonacapan.
- Síntesis y caracterización de una aleación de Níquel-Titanio-Aluminio fabricada por pulvimetalurgia(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2026-04-09) Guillen Rodríguez, Diego SinuheLa presente investigación está enfocada en obtener la composición ideal de la aleación Ni-Ti-Al que presente alta resistencia mecánica y que a su vez, que esta aleación sea ligera, además se propone emplear la técnica de pulvimetalurgia para fabricar estas aleaciones, dado que las características de procesamiento de esta técnica nos garantiza el obtener productos con morfología microestructural homogénea lo cual se asocia a propiedades mecánicas elevadas y homogéneas, finalmente aunado a esto, se espera encontrar el tratamiento térmico que permita optimizar las propiedades mecánicas de la aleación Ni-Ti-Al.
- Adsorción de sulfatos en medios acuosos usando adsorbentes biodegradables de quitosano-alginato dopados con cobre (II)(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2026-03-09) García Camacho, Germán GustavoLa contaminación de los cuerpos de agua por sulfatos supone un asunto medioambiental importante, a causa de su gran estabilidad química y la capacidad que tienen para moverse en medios acuosos. En este contexto, la adsorción constituye una alternativa eficiente y ambientalmente amigable, especialmente cuando se emplean materiales sostenibles. Por lo tanto, en este estudio se sintetizaron pellets biodegradables para eliminar iones sulfatos, utilizando una matriz polimérica híbrida de quitosano (Q) y alginato (A), a la que se le denominó QA. Luego, se le agregaron iones cobre para conseguir el material QA-Cu y mejorar su afinidad con especies aniónicas como los iones sulfato. Adicionalmente, los pellets QA y QA-Cu fueron caracterizados fisicoquímicamente antes y después del proceso de adsorción mediante difracción de rayos X, espectroscopía de infrarrojo por Transformada de Fourier (FTIR), espectroscopía de fotoelectrones emitidos por rayos X, microscopía electrónica de barrido con espectroscopia de rayos X por dispersión de energía, porosimetría por intrusión de mercurio, análisis termogravimétrico acoplado a FTIR, determinación del pH punto de carga cero, potencial zeta, factor de hinchamiento, y espectroscopia de emisión óptica con plasma acoplado inductivamente. El análisis posterior a la adsorción mostró cambios en la química superficial y en el potencial zeta, confirmando la participación de interacciones electrostáticas y mecanismos de complejación metal–anión. La evaluación adsorptiva tuvo lugar a 23 °C; en este caso, el modelo de Langmuir describió mejor los datos de equilibrio, lo que sugiere que la adsorción ocurre en monocapa sobre ubicaciones homogéneas. Por otro lado, la cinética se ajustó al modelo de pseudo-segundo orden. Los pellets QA-Cu alcanzaron una capacidad máxima de adsorción de 236.4 mg de sulfato/ g de adsorbente en 48 h a 1000 ppm de sulfatos, mostrando concordancia entre la capacidad experimental y la teórica del modelo. Asimismo, en el estudio de la regeneración de los pellets de QA-Cu se obtuvo un porcentaje de remoción de sulfatos de un 38% a 48 h, manteniendo su desempeño hasta el cuarto ciclo de reutilización, lo que evidencia una adecuada estabilidad estructural y funcional. En conjunto, los resultados demuestran que los pellets QA-Cu constituyen un bioadsorbente prometedor para la remoción de sulfatos en medios acuosos, combinando sostenibilidad, estabilidad y eficiencia adsorptiva.