Revista Politécnica

Phytochemical Compounds Targeted for Viral Polymerase Blocking of SARS-CoV-2 Causing COVID-19: A Comparative Analysis of Scoring Functions for Docking with Biomedical Interest

Resumen: La pandemia mundial del COVID-19 causada por el SARS-CoV-2 ha hecho necesario buscar alternativas de tratamiento. La OMS ha recomendado el fármaco aprobado por la FDA Remdesivir dirigido a la RNA polimerasa viral. Adicionalmente, se han evaluado computacionalmente compuestos naturales con propiedades antivirales. Sin embargo, estos estudios se centran en el uso de la función de puntuación del algoritmo AutoDock Vina (ADV) para predecir los candidatos. Aquí proponemos evaluar los fitoquímicos Piperina_ID_638024, EPGG_ID_65064, Curcumina_ID_969516, y Capsaicina_ID_1548943 frente a la RNA polimerasa del SARS-CoV-2 (PDB_ID_6NUR), usando Remdesivir_ID_121304016 como control, mediante análisis computacional, comparativo y multivariado de las funciones de puntuación ADV, PLANTS, MolDock, Rerank y DockT considerando la solubilidad de ligandos e hidrofobicidad de las cavidades implicadas en las interacciones, para aumentar la precisión en la predicción de los mejores acoplamientos de los compuestos naturales frente al COVID-19. Encontramos que 4/5 de las funciones de puntuación exceptuando ADV predijeron el acoplamiento termodinámicamente más favorable con Piperina, superando a Remdesivir. También observamos que las calificaciones de PLANTS, ADV y DockT se afectan por la solubilidad del ligando e hidrofobicidad de cavidades. Bajo las condiciones de este estudio concluimos que los algoritmos MolDock y Rerank son más adecuados para el cribado rápido y la reorganización de acoplamientos, cuando se trabaje con ligandos solubles (Rp = 0.70 para ambos), indistintamente de su polaridad, y dirigidos a cavidades hidrofóbicas de la RNA polimerasa del SARS-CoV-2 (Rp = 0.95 y Rp = 0.90, respectivamente), especialmente para los enfoques computacionales en el contexto de la investigación de fármacos frente al COVID-19.

Abstract: The worldwide pandemic of COVID-19 caused by SARS-CoV-2 has made it necessary to search for treatment alternatives. The WHO has recommended the FDA-approved drug Remdesivir targeting viral RNA polymerase. Additionally, natural compounds with antiviral properties have been computationally evaluated. However, these studies focus on using the AutoDock Vina (ADV) algorithm scoring function to predict candidates. We propose to evaluate the phytochemicals Piperina_ID_638024, EPGG_ID_65064, Curcumina_ID_969516, and Capsaicina_ID_1548943 against the RNA polymerase of SARS-CoV-2 (PDB_ID_6NUR), using Remdesivir_ID_121304016 as control, through computational, comparative and multivariate analysis of the scoring functions ADV, PLANTS, MolDock, Rerank and DockT considering the solubility of ligands and hydrophobicity of the cavities involved in the interactions, to increase the precision in predicting the best docking of natural compounds in front of COVID-19. We found that 4/5 of the scoring functions except ADV predicted that the most thermodynamically favorable docking occurs with Piperine, outperforming Remdesivir. We also observe that the scores of the PLANTS, ADV and DockT functions are affected by the solubility of the ligand and the hydrophobicity of cavities. Therefore, under the conditions of this study, we conclude by proposing the MolDock and Rerank algorithms for rapid screening and reorganization of couplings, respectively, when working with soluble ligands (Rp=0.70), regardless of their polarity, and targeting hydrophobic cavities (Rp=0.95 and Rp=0.90, respectively) of the SARS-CoV-2 RNA polymerase, especially for computational approaches in the context of drug research versus COVID-19.

Development of a Computer Tool for PVT Report Simulation in the Ecuadorian Wells for the Lower U Sand

Resumen: En el presente artículo se describe el desarrollo de un programa que permita la estimación de propiedades de Presión, Volumen y Temperatura (PVT) en los pozos del Oriente Ecuatoriano. El prototipo cuenta con la recopilación de correlaciones más adecuadas para crudo Ecuatoriano, visualización y generación de reportes de los pozos que se encuentren perforados sujeta a información geográfica. Como primer punto, es necesario contar con expresiones matemáticas PVT calibradas a datos de laboratorio correspondientes a la arena U inferior del crudo de la región. Para esta parte, la metodología desarrollada constituye la adquisición, procesamiento y ajuste de datos de información de laboratorio, con el fin de obtener un manejo adecuado de los mismos. La aplicación desarrollada proporcionará la estimación de las propiedades PVT del petróleo más acordes a la Cuenca Oriente. En tal virtud, los resultados experimentales podrán ser utilizados en los diferentes cálculos requeridos para la producción de hidrocarburos de la industria local y para la academia permitirá ampliar las fronteras de estudio.

Abstract: This article describes the development of a software that estimates the Pressure, Volume and Temperature (PVT) properties for the Lower U sandstone in Ecuador. The prototype has a collection of PVT correlations more suitable for Ecuadorian Crude Oils, visualization and report generation of the wells based on geographic information. As a first step, it is necessary to have mathematical PVT expressions calibrated to laboratory data. The software developed will provide an estimation of PVT properties to better suit to the Oriente Basin. Therefore, the experimental results can be used in different calculations required for hydrocarbon production of the local industry and for the academy it will allow to expand the study frontiers.

Concrete Modulus of Elasticity Based on Compressive Strength Made with Materials of San Roque Mine Located in Imbabura, Ecuador

Resumen: El Módulo estático de elasticidad del hormigón es un parámetro que se utiliza para el cálculo y control de desplazamientos y deformaciones en una estructura de hormigón armado. El valor del módulo estático de elasticidad del hormigón depende en gran medida del módulo estático de elasticidad del agregado con el cual se fabrica el hormigón. El código ACI establece que, para calcular el módulo estático de elasticidad de un hormigón de peso normal, se debe usar como dato la resistencia a la compresión del hormigón. En el presente estudio se elaboraron probetas de hormigón armado utilizando agregados obtenidos de la mina San Roque ubicada en la provincia de Imbabura, Ecuador y se obtuvo el módulo estático de elasticidad del hormigón usando el método ASTM C 469. Los resultados obtenidos mostraron que la forma de cálculo del módulo estático de elasticidad del hormigón propuesto por el ACI no es aplicable para hormigones fabricados con agregados obtenidos de la mina San Roque.

Abstract: Static Modulus of Elasticity of Concrete is used to control the displacements and deformations in reinforced concrete structures. Static Modulus of Elasticity of Concrete depends mainly of the modulus of elasticity of the aggregate. The ACI code establishes that static modulus of elasticity of a normal weight concrete is taken by using concrete compression strength. In this study, reinforced concrete specimens were made using aggregates obtained from the San Roque mine located in the province of Imbabura, Ecuador. Modulus of elasticity was obtained using ASTM C 469 method. The results showed that the ACI method to calculate the static modulus of elasticity of concrete is not applicable for those made with aggregates obtained from the San Roque mine.

Dual Modification of Starch Via Gamma Irradiation and Subsequent Chemical Treatment with Urea for the Development of Adhesives

Abstract: This research evaluates achira starch modification via gamma radiation, chemical modification and the subsequent adhesives formulation. Native starch was irradiated using a linear accelerator; the mean dose rate used was 19.5 kGy/min at ambient temperature and normal pressure. The chemical modification of irradiated starch consisted of a hydrolysis process, followed by the obtention of carbamates from the hydrolyzed starch with urea, sulphuric acid and ethanol. In order to prepare adhesives; native, modified and dual-modified starches were tested in different proportions with a polyvinyl alcohol (PVA) solution. Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR) analysis showed all modified starches had a lower intensity in the band between 1100 and 900 cm-1 due to the damage in the glycosidic bonds. Only single modified starches evidenced a characteristic band at 1715 cm-1, which corresponds to the group carbonyl (C=O) of carbamates. The viscosity of native starch adhesives increased with the starch-PVA, unlike, single and dual-modified starch adhesives. The shear bond strength did not change significantly in the adhesives formulated either with starch modified by urea or electron beam irradiation. The combination of hydrolysis with gamma radiation caused strong damage in the starch structure. However, despite the molecular destruction of polysaccharide, the adhesion capacity for non-irradiated starches is similar in all cases.

Resumen: Esta investigación evalúa la modificación de almidón de achira vía radiación gamma, y subsecuente modificación química para la formulación de adhesivos. El almidón nativo fue irradiado empleando un acelerador lineal con una tasa media de 19.5 kGy/min a temperatura ambiente y presión atmosférica. La modificación química de almidón irradiado consistió en un proceso de hidrólisis, seguido de la obtención de carbamatos a partir del almidón hidrolizado usando urea, ácido sulfúrico y etanol. Para la elaboración de adhesivos, se probó almidón nativo, almidón modificado y doblemente modificado en diferentes proporciones con una solución de polivinil alcohol (PVA). El análisis por Espectroscopía Infrarroja por Transformadas de Fourier (FTIR) mostró que los almidones modificados tuvieron una menor intensidad en la banda entre 1100 y 900 cm-1 debido al daño en los enlaces glucosídicos. Solo los almidones con modificación simple evidenciaron la banda característica a 1715 cm-1, correspondiente al grupo carbonilo (C=O) del carbamato. La viscosidad de los adhesivos de almidón nativo aumentó con la relación de almidón-PVA, al contrario de los adhesivos con almidón simple y doblemente modificado. Los resultados de la resistencia al cizallamiento indicaron que la modificación del almidón con urea o con irradiación no afectó significativamente esta propiedad. La combinación de hidrólisis con el ataque del haz de electrones causó un fuerte daño en la estructura del almidón. Sin embargo, la capacidad de adhesión de los almidones no irradiados es similar en todos los casos.

Simulación de una Estrategia en Implementación de Vehículos Eléctricos en el Transporte Terrestre del Ecuador en el Horizonte 2014 - 2035

Abstract: In Ecuador, the main final consumer of energy is the transport sector. In 2014, energy consumption reached 42% of total national consumption. The Ecuadorian State must import a significant volume of oil to guarantee the total demand of fossil fuels used in the transport sector. In addition, the fuel expense is subsidized, implying a substantial expenditure of economic resources. In the present article, the strategy of a future implementation of electric vehicles in the national terrestrial transport system is simulated. The study of prospective and energy planning in the transport sector was carried out with the help of the Simulation and Analysis Model of the Energy Matrix - SAME, belonging to the OLADE Latin American Energy Organization. Through a virtual board, it simulates in the year 2035 the substitution of fossil fuels: gasoline and electricity for electricity, thus minimizing the volume of imports of petroleum derivatives. The objective of this work is to demonstrate the technical viability of the electrification of the transport and decoupling sector of petroleum derivatives. As a result of a first strategic approach in this substitution, a reduction of 86.223,0 kbep of diesel of national consumption, would eliminate gasoline imports. Thus, by the year 2035, only about 19.650,99 kbep would be imported, destined for the consumption of commercial, residential and construction sectors.

Resumen: En el Ecuador, el principal consumidor final de energía es el sector transporte. En el año 2014, el consumo de energía alcanzó el 42% del consumo nacional total. El Estado ecuatoriano debe importar un importante volumen de derivados de petróleo para garantizar la demanda total de los combustibles fósiles empleados en el sector transporte. Además, el expendio de combustible fósil está subvencionado, implicando un sustancial gasto de recursos económicos. En el presente artículo, se simula la estrategia de una futura implementación de vehículos eléctricos en el sistema nacional de transporte terrestre. El estudio de prospectiva y planificación energética en el sector transporte se realizó con ayuda del Modelo de Simulación y Análisis de la Matriz Energética - SAME, perteneciente a la Organización Latinoamericana de Energía OLADE. A través de un tablero virtual, se simula en el año 2035 la sustitución de combustibles fósiles: gasolina y diésel por electricidad, minimizando así el volumen de importaciones de los derivados del petróleo. El objetivo del presente trabajo es demostrar la viabilidad técnica de electrificación del sector de transporte y desacoplamiento de los derivados del petróleo. Como resultados de una primera aproximación estratégica en esta sustitución implicaría una reducción de 86.223,0 kbep de diésel del consumo nacional, además, una importante reducción de importaciones de gasolina. De esta manera, al año 2035, sólo se importaría alrededor de 19.650,9 kbep, destinados al consumo de sectores comercial, residencial y construcción.

Flyback Microinverter with Nonlinear Control for Low Power Photovoltaic Applications

Resumen: En este trabajo se presenta una solución sencilla para el diseño de un controlador de un conversor integrado al panel fotovoltaico basado en un inversor tipo Flyback de baja potencia con control no lineal de la corriente del primario con el propósito de controlar la potencia inyectada a la red eléctrica con factor de potencia unitario. La corriente de referencia es obtenida utilizando el algoritmo de Conductancia Incremental (IC) y en consecuencia obtener la potencia máxima del panel solar ante cualquier cambio de las condiciones atmosféricas. El controlador no-lineal es diseñado para trabajar en el modo de conducción discontinua (DCM) y de esta manera facilitar el diseño si se compara con la complejidad de diseño que presenta este tipo de conversores cuando funciona en el modo de conducción continua (CCM) debido a que la función de transferencia de la corriente del inversor tipo Flyback presenta un cero en el semiplano derecho (RHP). Adicionalmente, se desarrolla el análisis de estabilidad utilizando el método de Lyapunov para demostrar la estabilidad y delimitación de las señales del sistema en lazo cerrado. Los resultados de la simulación validan el funcionamiento y robustez del controlador.

Abstract: This work presents a simple solution for the design of a controller of an integrated converter into the photovoltaic panel based on a low power Flyback type inverter with nonlinear control of the primary current to control the power injected into the grid with unit power factor. The reference current is obtained using the Incremental Conductance (IC) algorithm and consequently attain the maximum power of the solar panel regardless of the atmospheric conditions. The nonlinear controller is designed to work in discontinuous conduction mode (DCM) facilitating the design when compared to the design complexity of this type of converters when operating in continuous conduction mode (CCM) due to the current transfer function of the Flyback inverter has a right half-plane (RHP) zero. Additionally, the stability analysis is developed using the Lyapunov method to demonstrate the stability of the system and the boundedness of the closed-loop system signals. The simulation results validate the performance and robustness of the controller.