Cotutela Universitat Politècnica de Catalunya i Aristotle University of Thessaloniki / The present Thesis deals with the solar disinfection of synthetic secondary effluent under laboratory controlled conditions, focusing on the post-irradiation bacterial regrowth. The influence of various internal and external factors and their effect on solar disinfection, as well as bacterial regrowth kinetics are the subject under question. With the aid of a common fecal indicator microorganism, the effects of light intensity, temperature, initial bacterial concentration, light energy (wavelength), manner of delivery (continuous-intermittent) were investigated. Also, the post-treatment events, such as dark repair, photoreactivation and the survival in natural water matrices were assessed, along with the use of technical means (flow photoreactors with recirculation) and advanced oxidation processes (photo-Fenton and sonication) for regrowth risk minimization. The findings provided valuable output, conclusions on the suitability of solar irradiation as a secondary wastewater disinfection technique, indicating the limitations of its applicability, the considerations on the treatment specifications and its environmental perspectives. / Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή πραγματεύεται την απολύμανση δευτεροβάθμια επεξεργασμένων τεχνητών λυμάτων υπό ελεγχόμενες συνθήκες, μελετώντας το φαινόμενο της επανανάπτυξης / επανεμφάνισης των μικροοργανισμών μετά την ακτινοβολία των λυμάτων. Αντικείμενό της είναι η μελέτη της επίδρασης μιας ευρείας γκάμας ενδογενών και εξωγενών παραγόντων τόσο κατά την διαδικασία της απολύμανσης, όσο και στην κινητική του βακτηριακού πληθυσμού. Με τη χρήση κοινών οργανισμών δεικτών κοπρανώδους μόλυνσης, μελετήθηκε η επίδραση του αρχικού βακτηριακού πληθυσμού, η ένταση και το μήκος κύματος της ακτινοβολίας, η θερμοκρασία απολύμανσης και ο τρόπος παροχής του φωτός (συνεχής-ασυνεχής) κατά την διαδικασία. Μελετήθηκαν ακόμα τα φαινόμενα που λαμβάνουν χώρα μετά την ακτινοβολία, όπως το φαινόμενο της επανανάπτυξης του βακτηριακού πληθυσμού στο σκοτάδι, η φωτο-επιδιόρθωση και η επιβίωση των μικροοργανισμών σε φυσικά νερά μετά την ακτινοβολία. Διερευνήθηκε τέλος η δυνατότητα χρήσης αντιδραστήρων συνεχούς ροής με επανακυκλοφορία και ο συνδυασμός εφαρμογής προχωρημένων μεθόδων οξείδωσης (αντιδραστήριο photo-Fenton) με υπερήχους, στοχεύοντας στην ελαχιστοποίηση της πιθανότητας επανανάπτυξης των μικροοργανισμών. Τα αποτελέσματα κατέδειξαν ενδεδειγμένες πρακτικές εφαρμογής, συμπεράσματα για την καταλληλότητα της ηλιακής ακτινοβολίας ως μεθόδου απολύμανσης δευτεροβάθμια επεξεργασμένων λυμάτων, προβληματισμούς όσον αφορά τις τεχνικές λεπτομέρειες και περιβαλλοντικές ανησυχίες. / Aquesta tesi tracta de la desinfecció d’un efluent secundari sintètic mitjançant llum solar en condicions controlades de laboratori, centrant-se en el recreixement dels bacteris després de la irradiació. La influencia de diversos factors interns i externs i el seu efecte en la desinfecció solar, així com la cinètica del recreixement bacterià són els temes estudiats. Amb l’ajuda d’un microorganisme indicador comú de contaminació fecal, es van investigar els efectes de la intensitat de la llum, de la temperatura, de la concentració inicial de bacteris, de l’energia lluminosa (longitud d’ona) i de la seva forma d’aplicació (contínua o intermitent). També es van estudiar els esdeveniments del posttractament, com son la reparació en foscor, la fotoreactivació i la supervivència en matrius naturals, així com l’ús de recursos tècnics (fotoreactors amb recirculació) i processos avançats d’oxidació (photo-Fenton i sonicació) per minimitzar el risc de recreixement. Els resultats obtinguts han permès formular conclusions valuoses sobre la idoneïtat d’utilitzar la radiació solar com a tècnica secundaria de desinfecció d’aigües residuals, indicant les limitacions de la seva aplicació, les consideracions sobre les especificacions del tractament i les seves perspectives ambientals. / En la presente Tesis doctoral se estudia la desinfección solar de un efluente secundario sintético en condiciones controladas de laboratorio, centrándose en el recrecimiento bacteriano después del tratamiento de irradiación. La influencia de diversos factores tanto internos como externos y sus efectos sobre la desinfección solar, así como el recrecimiento bacteriano son el tema principal de esta investigación. Empleando un microorganismo indicador fecal común, se investigaron los efectos de la intensidad de la luz, la temperatura, la concentración bacteriana inicial, la energía de la luz (longitud de onda) y la forma de suministro (continua-intermitente). Asimismo, se evaluaron los eventos posteriores al tratamiento, tales como la reparación oscura, la fotorreactivación y la supervivencia en matrices acuosas naturales, así como el uso de medios técnicos (fotorreactores de flujo con recirculación) y procesos de oxidación avanzada (foto-Fenton y sonicación) para mitigar el riesgo de recrecimiento. Los hallazgos proporcionaron valiosos resultados, conclusiones referentes a las aplicaciones prácticas, conclusiones sobre la adecuación de la irradiación solar como técnica de desinfección de aguas residuales secundarias, con indicaciones a las limitaciones de su aplicabilidad, consideraciones sobre las especificaciones del tratamiento y sus perspectivas ambientales

En esta tesis doctoral se han estudiado procesos fundamentales de reacciones de transferencia de carga en películas mesoporosas de dióxido de titanio sensitivizado con puntos cuánticos, en películas finas de mezclas polímero:puntos cuánticos y en dispositivos completos de mezclas del polímero PCPDTBT y puntos cuánticos de CdSe en operaciones de trabajo reales. Los resultados obtenidos permiten abordar la fabricación de dispositivos fotovoltaicos con un conocimiento de los procesos de recombinación que limitan la eficiencia de las celdas más amplio. Y por tanto, se demuestra la posibilidad de fabricar celdas solares basadas en puntos cuánticos con eficiencias iguales o superiores a los dispositivos fotovoltaicos orgánicos. / The fundamental processes of the charge transfer reactions between titania dioxide mesoporous films and quantum dots, in blend films of the semiconductor polymer P3HT and CdSe quantum dots and in complete devices fabricated with the polymer PDPCTBT and CdSe quantum dots in working conditions have been studied in this doctoral thesis. The obtained results allow the fabrication of photovoltaic devices with a deeper and wider knowledge of the recombination processes that limit the device efficiency. Therefore, it is demonstrated the possibility of fabrication of quantum dot based solar cells with efficiencies similar or higher than the organic photovoltaic devices.

Les cel·les solars sensitivitzades amb un colorant són un tipus de dispositius que han cridat molt l'atenció com a una alternativa menys costosa econòmicament a les actuals cel·les solars comercials de silici. Aquesta tesi s'ha focalitzat en la determinació de la influència de l'estructura molecular dels colorants i la presència d'un coadsorbent en l'eficiència de les cel·les solars sensitivitzades amb un colorant. Les etapes principals d'aquesta tesi han sigut: el disseny, la síntesi i la caracterització d'una sèrie de complexes de ruteni que contenen lligands polipiridílics amb diferents substituents; l'estudi de les propietats fotofísiques i electroquímiques dels complexes de ruteni; la introducció dels colorants a la preparació de dispositius fotovoltaics; i la caracterització dels diferents paràmetres que permeten avaluar l'eficiència d'una cel·la solar, així com la determinació de les cinètiques de les reaccions que tenen lloc en aquests tipus de dispositius fotovoltaics.

Synthetic biopolymers have attracted considerable attention in the last decades in the biomedical field. Poly(ester amide)s are a family of biodegradable polymers that can be tailored for specific applications due to the presence of cleavable ester locations and amide units, which establish hydrogen bond interactions and result in good thermal and mechanical properties. Thanks to these adaptable properties, they are promising materials for applications in different medical fields and constitute the core of this Thesis. Poly(glycolic acid) has proven to be a successful biodegradable and bioresorbable material, so in the first part, diverse poly(ester amide)s containing the glycolic acid unit are prepared using a solid-state polycondensation. To exploit the potential variability of the resulting properties, the constituting units include a variable ratio of glycolic acid and lactic acid, and the amide part comprises aminohexanoic acid or branched diamine units (with 5 and 6 carbons). As new materials, in situ polymerization kinetics and characterization of monomers and copolymers were extensively studied. In addition, the preparation of a polyamide, NY 6 9, was performed to evaluate the morphological changes and peculiar structure present in even-odd nylons by means of time-resolved SAXS and WAXD experiments in a synchrotron radiation facility and optical microscope. In the next chapter a new amino acid-based poly(ester amide) was designed as a new example of last generation biopolymer. In this case, an alternative approach was aimed to obtain a polymer hybrid based in the L-lactic acid and L-phenylalanine units: the use of a peptide as initiator of an anionic ROP of the L-lactide unit. The different resulting polymers have been characterized by diverse techniques and also are supported by simulation studies. The work in this Thesis is completed by the preparation of diverse biomedical devices as scaffolds and nanoparticles with an electrospinning setup. The mini-emulsion technique was also explored. Poly(ester amide)s that include glycolic acid and odd or even diamines, phenylalanine or Bionolle® were used. As prospective drug delivery systems anti-inflammatory (i.e. ketoprofen), antibacterial (i.e. chlorhexidine, PHMB) or anti-carcinogenic (i.e. indole derivatives) drugs were loaded and their release was evaluated. Also, biocompatibility and bacterial tests were essential assays to determine their behaviour as biomedical applications. Finally, another fundamental aspect that was reviewed is the enzymatic degradation behaviour of the prepared samples. / En las últimas décadas, los biopolímeros sintéticos han atraído gran atención en el campo biomédico. Las poliesteramidas son una familia de polímeros biodegradables que pueden ser modificados en multitud de variables para aplicaciones específicas gracias a la presencia de los enlaces ester, susceptibles a rotura; y a las unidades amida, que establecen uniones de puentes de hidrógeno dando lugar a un aumento en propiedades térmicas y mecánicas. Gracias a la gran variabilidad de las propiedades descritas, las poliesteramidas se presentan como materiales muy prometedores en aplicaciones de diferentes campos de la medicina y constituyen el eje central de estudio en esta Tesis Doctoral. El ácido poliglicólico ha demostrado ser un material biodegradable y biorreabsorbible, por ello, en la primera parte se han preparado diversas poliesteramidas que contienen la unidad de ácido glicólico mediante el método de policondensación en estado sólido. Para explotar el potencial de variabilidad en las propiedades resultantes, las unidades que constituyen al polímero constan de proporciones variables de unidades de ácido glicólico y láctico, y en la sección amida, se incluyen el ácido aminohexanoico o unidades ramificadas de diamina (con 5 o 6 carbonos). Al tratarse de nuevos materiales, su cinética de polimerización in situ y la caracterización de los monómeros y copolímeros se ha estudiado exhaustivamente. Además, se ha sintetizado la poliamida nylon 6 9 para evaluar los cambios morfológicos y los característicos cambios estructurales presentes en los nylons par-impar mediante ensayos a tiempo real SAXS y WAXD en una instalación de radiación sincrotrón y también mediante microscopía óptica. En el capítulo siguiente, se diseña una poliesteramida basada en amino ácidos esenciales, como un ejemplo de biopolímero de última generación. En este caso, se ha planteado un proceso alternativo para obtener un polímero híbrido basado en las unidades de ácido L-láctico y L-fenilalanina que consiste en el uso de un péptido como iniciador de una reacción de apertura de anillo aniónica de la unidad de ácido láctico. Los diferentes copolímeros resultantes se han caracterizado mediante diversas técnicas y también se han respaldado con estudios de simulación. El trabajo de la Tesis Doctoral se ha completado preparando diversos dispositivos biomédicos como pueden ser andamios temporales y nanopartículas mediante un dispositivo de electrospinning. También se ha examinado la técnica de preparación de mini emulsiones. Además, se han usado poliesteramidas que incluyen grupos de ácido glicólico y diaminas pares o impares, fenilalanina o Bionolle®. Se cargan fármacos antiinflamatorios (i.e. ketoprofeno), antibacterianos (i.e. clorhexidina, PHMB) o anticancerígenos (i.e. derivados del indol) y se evalúa su liberación para determinar la posible utilización de estos dispositivos poliméricos como sistemas de liberación controlada. Asimismo, también se han realizado ensayos de biocompatibilidad y tests bacterianos para determinar su comportamiento en aplicaciones biomédicas. Finalmente, otro aspecto fundamental a determinar ha sido el comportamiento frente a degradación enzimática de los diversos materiales.

El auto-acoblament és l'organització espontània i reversible d'unitats moleculars en estructures ordenades. El procés d'auto-acoblament compleix un paper important en la ciència de materials i de la vida, per exemple descriu la formació de cristalls moleculars, col•loides, bicapes de lípids, polímers en fases separades, i monocapes auto-acoblades. Dos factors principals en el procés d'auto-acoblament són considerats en aquest treball. El primer és l'Efecte Hidrofòbic, que produeix l'auto-acoblament espontani de les molècules en micel•les, i el segon es refereix a les Interaccions electrostàtiques. En el nostre model es consideren grups de caps polars carregats, alhora que la interacció electrostàtica té dues causes. La primera són les repulsions càrrega-càrrega entre els grups de caps carregats el que limita el nombre de monòmers de surfactants agregats. L'altra causa prové de la interacció entre els grups de caps carregats i els ions lliures en la solució, la qual cosa usualment afecta afecta la mida de l'agregat. El auto-acoblament per polielectròlits alineats i de càrregues oposades és estudiat a través de la teoria de Poisson-Boltzmann (PB) i implementat amb el paquet IPEC, que pot ser usat per analitzar l'estabilitat dels complexos inter-polielectròlit nucli-capa formats per la complexació de blocs de copolímers de càrregues oposades. Així mateix, en combinació amb la teoria de Single Chain Mean Field (SCMF), adoptem un model d'esferes per simular les estructures químiques de surfactants iònics i el seu procés de micelización. En aquesta simulació no només es consideren les repulsions càrrega-càrrega entre surfactants carregats, sinó també els efectes d'apantallament electrostàtic deguts als ions lliures de sal. / El auto-ensamblaje es la organización espontanea y reversible de unidades moleculares en estructuras ordenadas. El proceso de auto-ensamblaje cumple un papel importante en la ciencia de materiales y de la vida, por ejemplo describe la formación de cristales moleculares, coloides, bicapas de lípidos, polímeros en fases separadas, y monocapas auto-ensambladas. Dos factores principales en el proceso de auto-ensamblaje son considerados en este trabajo. El primero es el Efecto Hidrofóbico, que produce el auto-ensamblaje espontaneo de las moléculas en micelas, y el segundo se refiere a las Interacciones Electrostáticas. En nuestro modelo se consideran grupos de cabezas polares cargados, a la vez que la interacción electrostática tiene dos causas. La primera son las repulsiones carga-carga entre los grupos de cabezas cargados lo que limita el número de monómeros de surfactantes agregados. La otra causa proviene de la interacción entre los grupos de cabezas cargados y los iones libres en la solución, lo cual usualmente afecta afecta el tamaño del agregado. El auto-ensamblaje por polielectrolitos alineados y de cargas opuestas es estudiado a través de la teoría de Poisson-Boltzmann (PB) e implementado con el paquete IPEC, que puede ser usado para analizar la estabilidad de los complejos ínter-polielectrolito núcleo-capa formados por la complejación de bloques de copolímeros de cargas opuestas. Asimismo, en combinación con la teoría de Single Chain Mean Field (SCMF), adoptamos un modelo de esferas para simular las estructuras químicas de surfactantes iónicos y su proceso de micelización. En esta simulación no sólo se consideran las repulsiones carga-carga entre surfactantes cargados, sino también los efectos de apantallamiento electrostático debidos a los iones libres de sal. Por otra parte. / Self-assembly is a spontaneous and reversible organization of molecular units into ordered structures. The self-assembly process plays an important role in materials science and life science, for example it includes the formation of molecular crystals, colloids, lipid bilayers, phase-separated polymers, and self-assembled monolayers. Two principle factors in the self-assembly process are considered in this work. First is the Hydrophobic Effect, which leads to the spontaneous self-assembly of the molecules into micelles, and second is the Electrostatic Interactions. The surfactant with charged polar head group is considered in our model, and the electrostatic interaction originates from two sources. One is the charge-charge repulsions between the charged head groups which limit the number of surfactant monomers aggregated, another source comes from the interaction between the charged head groups and free ions in the solution, which affects the size of the aggregated complex usually. Self-assembly by linear oppositely charged polyelectrolytes is studied through Poisson-Boltzmann (PB) theory and implemented into software IPEC, which can be used to analyze the stability of core–shell inter-polyelectrolyte complexes formed by complexation of oppositely charged block copolymers. Secondly, combined with single chain mean field (SCMF) theory, we adopt coarse grained model to simulate chemical structures of ionic surfactants and their micellization process. In this simulation not only the charge-charge repulsions between charged surfactant are considered, but also the electrostatic screening effects by free salt ions are taken into account. Furthermore, the 2D SCMF theory is incorporated with PB theory to explore the electrostatic effect in the shape transition behavior of the micelles composed by ionic surfactant molecules.

El desarrollo de nuevas membranas de sílice ha ido ganando cada vez más importancia en los últimos años. Se propone una nueva metodología para la modificación del material de membrana de sílice. Un nuevo material de membrana de sílice hidrófobico y dopado con cobalto ha ido desarrollado. El nuevo material se preparó por la hidrólisis catalizada por ácido y el proceso de condensación de ortosilicato de tetraetilo (TEOS) y metiltrietoxisilano (MTES). Los resultados mostraron que la estabilidad térmica del nuevo material se ve reforzada por proceso de dopaje con cobalto. Se logró un material de membrana de sílice microporosa hidrófoba con alta estabilidad térmica de hasta 560 °C en atmósfera oxidante y una distribución de tamaño de poro estrecha. El nuevo material se usó para la preparación de nuevas membranas. Las membranas híbridas dopadas con cobalto mostraron mejores resultados en comparación con las híbridas no dopadas respeto la selectividad de los gases. / Development of new silica membranes properties, e.g., molecular sieving properties, has been increasingly gaining importance in the last few years. A new methodology for modification of silica membrane material is proposed. A novel silica membrane material, referred to as hydrophobic metal-doped silica, was developed by cobalt-doping within the organic templated silica matrix (hybrid silica). The novel material was prepared by the acid-catalyzed hydrolysis and condensation process of tetraethylorthosilicate (TEOS) and methyltriethoxysilane (MTES). The results showed that the thermal stability of the organic templated silica matrix was enhanced by cobalt-doping process. A hydrophobic microporous silica membrane material with high thermal stability up to 560 °C in oxidizing atmosphere and a narrow pore size distribution was achieved. The novel material was used for preparation of novel supported silica membranes. The cobalt-doped hybrid membranes showed better results compared with the non-doped hybrid one concerning the ideal selectivity of gases.

El principal objetiu d'aquesta tesi consisteix en millorar la comprensió de com i en quina mesura els retardants de flama (RF), tant els heretats com els emergents, que estan incorporats en articles d'ús diari i materials de construcció, entren en els éssers humans. Per això, un grup de 48 mares i els seus fills/es (6-12 anys), residents a l'área metropolitana d'Oslo (Noruega), van participar en l'estudi. Es van recollir mostres biològiques, de sang (només de les mares) i orina, i mostres de pols i aire de l'interior de les viviendes. Per a la determinació de RF persistents en sang es va desenvolupar un mètode basat en GC-MS i un segon mètode, basat en UPLC-TOF, per a la determinació de metabòlits dels RFs excretats en l'orina. Els principals RF persistents detectats en sang van ser: anti-Dechlorane Plus (0.85 ng/g lípid) > BDE -153 (0.82 ng/g lípid) > BDE -47 (0.49 ng/g lípid) > syn-Dechlorane Plus (0.45 ng/g lípid). La suma dels RF emergents va resultar en concentracions comparables a la suma dels difenil èters polibromats, essent els productes alimentaris una de las fonts més importants de RF en aquest estudi. Els dos principals metabòlits detectats en l'orina dels fills/es i les mares van ser el difenil fosfat (1 ng/ml) i el bis(1,3-dicloro-2-propil) fosfat (0.2-0.3 ng/ml). Es va trobar una estreta relació entre les concentracions d'aquests dos metabòlits en l'orina dels fills/es i les concentracions dels RF a l'aire i la pols de las vivendes. Aquest descobriment suggereix que l'ambient interior influeix més significativament en els nivells d'organofosfats en els fills/es que altres fonts com podrien ser els productes alimentaris. / El objetivo principal de esta tesis consiste en mejorar la comprensión de cómo y en qué medida los retardantes de llama (FR), tanto los heredados como los emergentes, que están incorporados en los artículos de uso diario y materiales de construcción, entran en los seres humanos. Para ello, un grupo de 48 madres y sus hijos/as (6-12 años), resididentes en el área metropolitana de Oslo (Noruega), participaron en el estudio. Se recogieron muestras biológicas de sangre (sólo de las madres) y orina, y muestras de polvo y aire del interior de las viviendas. Para la determinación de FR persistentes en sangre se desarrollló un método basado en GC-MS y un segundo método basado en UPLC-TOF para la determinación de metabolitos de los FRs excretados en la orina. Los principales FR persistentes detectados en sangre fueron: anti-Dechlorane Plus (0.85 ng/g lípido) > BDE -153 (0.82 ng/g lípido) > BDE -47 (0.49 ng/g lípido) > syn-Dechlorane Plus (0.45 ng/g lípido). La suma de los FR emergentes resultó en concentraciones comparables a la suma de los difenil éteres polibromados, siendo los productos alimentarios una de las fuentes más importantes de FR en este estudio. Los dos principales metabolitos detectados en la orina de los hijos/as y las madres fueron difenil fosfato (1 ng/ml) y bis(1,3-dicloro-2-propil) fosfato (0.2-0.3 ng/ml). Se encontró una estrecha relación entre las concentraciones de estos dos metabolitos en la orina de los niños y las concentraciones de los FR en el aire y el polvo de las viviendas. Este hallazgo sugiere que el ambiente interior contribuye de manera más significativa en los niveles de organofosfatos en los hijos/as que otras fuentes, como podrían ser los productos alimentarios. / The main research goal of this thesis is to further understanding of how and to what extent flame retardant (FR) chemicals, both legacy and emerging, which are present in every-day consumer goods and construction materials enter in humans. To do so, a cohort of 48 mothers and their offspring (6-12 years) were recruited in the greater area of Oslo (Norway) and samples of blood (only from the mothers), urine, and samples of indoor dust and air were collected. For the determination of persistent FR in blood a method based on GC-MS was developed, and a second method, based on UPLC-TOF, was also developed for the determination of the non-persistent FR (organophosphates) in urine. The main persistent FRs detected in blood were anti-Dechlorane Plus (0.85 ng/g lipid) > BDE-153 (0.82 ng/g lipid) > BDE-47 (0.49 ng/g lipid) > syn-Dechlorane Plus (0.45 ng/g lipid). The sum of the emerging FRs were found in comparable concentrations to the sum of polybrominated diphenyl ethers, diet being one of the most important sources of FRs in this study group. The two main metabolites detected in urine from children and mothers were diphenyl phosphate (1 ng/mL) and bis(1,3-dichloro-2-propyl) phosphate (0.2-0.3 ng/mL). A strong relationship between the concentrations of these two metabolites in urine and the concentrations of the parent compounds in indoor air and dust for children was found. This finding suggests that the indoor environment contributes more importantly to the body burden of organophosphates in children from the cohort than other sources like diet.

En aquesta tesi hem desenvolupat materials microestructurats basats en silici macroporós, centrant-nos en la producció de microestructures per la seva aplicació en biomedicina. El silici macroporós es forma per atac electroquímic de silici en electròlits basats en àcid fluorhídric. Es fabriquen mostres de silici macroporós ordenat i aleatori. Amb un procés litogràfic, es pot crear un patró predisenyat en el silici, i així definir els punts de nucleació i aconseguir porus amb un creixement ordenat i un diàmetre uniforme. L’oxidació tèrmica del silici macroporós permet la formació de noves estructures, com micropilars de SiO2. El SiO2 es normalment acceptat com un material biocompatible. Tot i això, utilitzem l’espectroscòpia infraroja per realitzar una caracterització exhaustiva i una modificació adequada de la química de superfície orientada cap a la conjugació de biomolècules. La peculiar arquitectura d’aquests substrats va permetre la creació de partícules multifuncionals amb una doble funcionalització selectiva en les cares interior i exterior. Aquestes microestructures van ser concebudes com a materials per al transport de fàrmacs. Així doncs, aquestes micropartícules de SiO2 van ser proposades com a sistemes d’alliberament de fàrmacs per control de pH quan es combinen amb polielectròlits sensibles al pH. Finalment, la doble funcionalització va ser explotada per crear micropartícules multifuncionals per l’alliberament de fàrmacs dirigida cap a cèl•lules diana. La viabilitat del sistema va ser provada amb cèl•lules cancerígenes in vitro. / En esta tesis hemos desarrollado materiales microestructurados basados en silicio macroporoso, centrándonos en la producción de plataformas y partículas para su aplicación en biomedicina. El silicio macroporoso se forma por ataque electroquímico de silicio en electrolitos basados en ácido fluorhídrico. Se fabricaron muestras de silicio macroporoso ordenado y aleatorio. Con un proceso litográfico, se puede crear un patrón prediseñado en el silicio, y así definir los puntos de nucleación y conseguir poros con un crecimiento ordenado y un diámetro uniforme. La óxidación térmica del silicio macroporoso permite la formación de nuevas estructuras, como micropilares de SiO2. El SiO2 es normalmente aceptado como un material biocompatible. A pesar de esto, utilizamos la espectroscopía infraroja para realizar una caracterización exhaustiva y una modificación adecuada de la química de superficie orientada hacia la conjugación de biomoleculas. La peculiar arquitectura de estos sustratos permitió la creación de partículas multifuncionales con una doble functionalización selectiva en las caras interior y exterior. Estas microestructuras fueron concebidas como materiales para el transporte de fármacos. Así pues, estas micropartículas de SiO2 fueron propuestas como sistemas de liberación de fármacos por control de pH cuando se combinan con polielectrolitos sensibles al pH. Finalmente, la doble funcionalización fue explotada para crear micropartículas multifunctionales para la liberación de fármacos dirigida hacia células diana. La viabilidad del sistema fue probada con células cancerígenas in vitro. / This thesis has explored the fabrication of silicon oxide (SiO2) microstructures based on macroporous silicon (macro-pSi), with a focus on producing suitable platforms and particles for application in biomedicine. Macroporous silicon was formed by the electrochemical etching of low doped p-type silicon in hydrofluoric acid based solutions. Both random and ordered structures were fabricated. A patterning lithography prior etching led to an ordered pore nucleation and consequently tubular structures of uniform size were produced. Thermal oxidation of macro-pSi allowed the formation of novel structures such as SiO2 micropillars, with identical arrangement and dimensions of those in the preceding macro-pSi. SiO2 is generally accepted as a biocompatible material; nevertheless, a methodical study of the surface chemistry and its modification was performed by infrared (IR) spectroscopy to generate surfaces capable of interfacing with living cells. The particular architecture of these substrates allowed creating multifunctional particles with a selective dual functionality in nanometrically separated internal and external sides. We also foresaw these microstuctured materials as drug carriers. Thus, SiO2 microparticles were proposed as pH-controlled drug delivery system when they are combined with pH-responsive polyelectrolytes. Finally, a dual-functionalization of the inner/outer sides was employed for creating multifunctional microparticles, which were demonstrated to be cancer-targeted in in vitro tests.

Fermented meats play an important part in many diets and are very appreciate by the consumer. However, these products are an important source of fat and salt, associated to chronic cardiovascular diseases. Therefore, it is necessary to develop new strategies in the manufacture of fermented meats in order to innovate in this area to obtain healthier products / Els embotits fermentats-curats (EFC) estan presents en moltes dietes i són molt apreciats pel consumidor, però a la vegada constitueixen una font important de greix i sal, responsables de malalties cardiovasculars. Per tant, és necessari el desenvolupament de noves estratègies en la fabricació d’EFC per innovar en aquest camp, en benefici de la promoció de la salut del consumidor

Esta tesis doctoral, que lleva por título: “Síntesis one-pot y propiedades fotoluminiscentes de nanocristales semiconductores II-VI dopados con europio (III)", se enmarca dentro del campo de la nanofotónica, al centrarse en la preparación y caracterización de materiales nanoestructurados cuyas propiedades físicas, especialmente las ópticas, han sido modificadas químicamente. Tal y como el propio título indica, en ella se recopilan los resultados obtenidos en el estudio de nanocristales de CdS y ZnS, cuyas propiedades ópticas son moduladas mediante el dopaje con iones lantánidos, concretamente, Eu3+. La interacción entre los nanocristales semiconductores y los iones lantánidos, responsable de la respuesta óptica exhibida por el material, se trata con profundidad a través de minuciosos estudios espectroscópicos. Además en el trabajo se describen varias rutas de síntesis adoptadas (sol-gel y precipitación) y optimizadas para la preparación de estos materiales así como la caracterización de su estructura mediante diversas técnicas instrumentales adecuadas para el estudio de materiales en la escala nanométrica.