En la present Tesi Doctoral s’han dissenyat i sintetitzat una família de lligands supramoleculars de tipus bis(fosfina) i una de tipus bis(fosfit) que combinen un lloc de coordinació de metalls de transició per a catàlisi i un altre de regulació, tipus cadena polioxietilènica, per a interaccions no covalents. El concepte de regulació ha estat provat en els catalitzadors de rodi derivats d’aquests lligands en hidroformilació i hidrogenació asimètrica de diferents alquens. Paràmetres com l’activitat catalítica i l’enantioselectivitat (i la regioselectivitaten el cas de la hidroformilació) han estat millorats amb l’adició d’espècies catiòniques. Aquests estudis han estan complementats amb estudis de coordinació i d’afinitat. En el marc d’aquesta Tesi Doctoral també es va desenvolupar un dels pocs exemples de receptors amb regulació distal per a àcids dicarboxílics. / In the present PhD Thesis, two families of supramolecular bis(phosphite) and bis(phosphine) ligands have been designed and synthesized. These ligands combine a catalytic site for enantioselective organometallic catalysis and a regulation site based on a polyoxyethylene chain for ion-dipole non-covalent interactions. The concept of regulation has been proven inrhodium-mediated asymmetric hydroformylation and hydrogenation reactions of different alkenes using catalysts derived from the ligands that incorporate a distal regulation site. Parameters such as catalyst activity and enantioselectivity (and regioselectivity for hydroformylation) were improved by thesimple addition of cationic species as regulating agents. Within this thesis,one of the few known examples of receptors with distal regulation for dicarboxylic acids has also been developed.

A lo largo de esta Tesis Doctoral se investiga el potencial analítico y la aplicabilidad del acoplamiento instrumental GC-MS mediante diferentes analizadores de masa. La Tesis Doctoral consta de tres partes diferenciadas. En la primera se desarrolla, valida y aplica metodología analítica basada en el acoplamiento GC-MS para la determinación de contaminantes orgánicos persistentes en muestras procedentes de la acuicultura marina. Entre las muestras se incluyen materias primas de origen vegetal y animal, piensos con diferente composición y filetes de dorada cultivada. Concretamente se desarrollan metodologías para la determinación de PAHs y PBDEs. Para ello se utilizaran analizadores de triple cuadrupolo y tiempo de vuelo. La utilización de un analizador de triple cuadrupolo como herramienta de análisis ofreció una elevada sensibilidad y selectividad para el análisis de compuestos target a niveles traza. La utilización del analizador de tiempo de vuelo permitió una confirmación adicional de los positivos de PAHs determinados mediante el triple cuadrupolo. En la segunda parte de la Tesis se han explorado las posibilidades que ofrece el analizador de tiempo de vuelo desde el punto de vista cualitativo y confirmativo de contaminantes orgánicos mediante técnicas de screening. Concretamente se realizaron estudios sobre muestras de sales marinas, salmueras y aguas medioambientales. La utilización del analizador de tiempo de vuelo ha permitido la realización de diferentes enfoques de análisis screening, bien con analitos preseleccionados (análisis target), analitos no seleccionados previamente (análisis non-target) y analitos seleccionados post adquisición con equipos de MS (análisis post-target). Por último, las metodologías analíticas disponibles se aplican al estudio de la posible bioacumulación de PAHs, OCs y PBDEs en los productos de la acuicultura marina, mediante un estudio experimental que incluye un ciclo completo de engorde de doradas (Sparus aurata L.) en el marco del Proyecto AQUAMAX (Sustainable Aquafeeds to Maximise the Health Benefits of Farmed Fish for Consumers. www.aquamaxip.eu). Las muestras consideradas en este estudio fueron materias primas de origen vegetal y animal, piensos con diferente composición y filetes de dorada cultivada. El trabajo desarrollado en esta Tesis Doctoral ha permitido concluir que la estrategia a seguir depende principalmente del objetivo que se desea alcanzar, considerando el uso de una instrumentación u otra en función de las necesidades requeridas. En esta Tesis Doctoral se ha desarrollado y aplicado metodología analítica altamente especializada con instrumentación avanzada basada en el acoplamiento GC-MS. La metodología desarrollada presenta excelentes características analíticas y resulta de interés tanto en análisis de rutina de estos contaminantes como para la investigación y búsqueda de contaminantes de creciente interés, tanto en el mundo alimentario como en el campo medioambiental.

La recerca de nous catalitzadors sòlids bàsics de tipus Brønsted ha estat en el punt de mira de nombrosos estudis recents, degut al seu gran potencial per a dur a terme reaccions de condensació ald-olica. Aquests materials sòlids eviten l'ús industrial de solucions aquoses de tipus KOH i NaOH, reduint significativament els problemes de generació de residus, corrosió o no reutilització dels catalitzadors. En els darrers anys, ha crescut l'interès en l'estudi dels hidròxids dobles laminars (layered double hydroxides, HDL) o compostos de tipus hidrotalcita, com a catalitzadors de nombroses reaccions, o bé, en altres aplicacions.Per tal de generar catalitzadors sòlids bàsics de tipus Brønsted, un HDL de Mg-Al, tractat tèrmicament, pot ser reconstruït degut al seu conegut efecte memòria. La reconstrucció es realitza per contacte del sòlid amb vapor d'aigua (fase gas) o per immersió en aigua liquida (fase liquida), ambdues en atmosfera inert. Un aspecte en discussió es la relació entre el procediment de rehidratació aplicat i l'activitat catalítica dels HDL de Mg-Al reconstruïts. En aquest treball s'han estudiat detingudament els processos de rehidratació en fase gas o en fase liquida. Donat que el procés de rehidratació porta a la formació d'un material de tipus meixnerita, el qual presenta centres bàsics de Brønsted en l'espai interlaminar, es mostra que l'accessibilitat cap a aquests centres bàsics es un factor determinant de l'activitat d'aquests catalitzadors en reaccions de condensació aldòlica. Per altra banda, s'ha estudiat també la sensibilitat dels catalitzadors HDL de Mg-Al reconstruïts en fase gas, a l'addició de promotors alcalins, per tal d'assegurar la seva influencia en l'activitat catalítica.La recerca descrita en aquest treball de tesi s'ha centrat en l'estudi dels procediments d'activació/rehidratació, i en conseqüència, en la morfologia dels catalitzadors de tipus hidrotalcita. Les propietats bàsiques s'han caracteritzat mitjançant diferents tècniques, com la desorció a temperatura programada de diferents molècules sonda, i mitjançant reaccions model del tipus condensació aldòlica entre citral-cetones. Una altra alternativa interessant és l'ús de líquids iònics, amb una amplia aplicació com a solvents, degut a les seves propietats físiques i químiques. L'ús dels líquids iònics amb propietats bàsiques, pot proporcionar catalitzadors eficients en moltes reaccions de condensació aldòlica. En aquest sentit, s'analitzen diferents aspectes com l'ús d'un líquid iònic suportat (l'hidròxid de colina), la seva activitat catalítica en diverses reaccions de condensació aldòlica i la caracterització de les propietats bàsiques. / The research about the use of new solid Brønsted-type basic catalysts has been the focus of many recent studies because of their potential for aldol condensation reactions. Besides, these solid materials avoid the industrially use of KOH and NaOH reducing several problems such as waste production, corrosion and not recovery of the catalysts. In recent years, there has been a growing interest in layered double hydroxides (LDH) or hydrotalcite-like compounds to perform numerous catalytic reactions and other applications. In order to provide solid Brønstedtype basic catalysts, a thermally treated Mg-Al LDH can be reconstructed due to its known memory effect, by rehydration in contact with water vapour or immersed in liquid water under decarbonated atmosphere. The catalytic performance of a reconstructed Mg-Al LDH in relation to the rehydration procedure applied is not well understood. In this work, careful studies of rehydration procedures (gas or liquid phase) over decomposed Mg-Al LDH have been performed. Since the rehydration process leads to a meixnerite-like material, having Brønsted basic sites in the interlayer space, it is shown that accessibility towards these basic sites is a key factor determining the performance of the catalysts in aldol condensation reactions. The sensitivity of gas-phase reconstructed Mg-Al LDH to the addition of alkaline promoters has been also studied to assess their influence on the catalytic performance. The research described in this thesis has focussed on getting more insight in the activation/rehydration procedure and consequently, in the final morphology of hydrotalcite-like compounds. The basic properties have been characterised by several techniques such as temperature programmed des orption of different probe molecules and by illustrative test reactions suchas the liquid-phase aldol condensation between citral-ketones. Another interesting alternative is the use of ionic liquids, which have attracted a large attention as solvents in recent years, due to their physical and chemical properties. Besides, the use of ionic liquids with basic properties could provide efficient catalysts for several condensation reactions. In this area, we also report the use of a supported ionic liquid (choline hydroxide), its catalytic performance in aldol condensation reactions and the characterisation of basic properties.

Metal nanoparticles catalysts considered in this work included systems consistingessentially of a single metal component (Ag) and bimetallic system. Bimetallic systemsof miscible (Au-Cu and Au-Ag) and immiscible components (Ir-Au) have beeninvestigated. The study of these materials with chemical probes including chemisorptionand selected catalytic reaction, in conjunction with physical and chemical methods suchas electron microscopy, X-ray diffraction (XRD), temperature programmed reduction(TPR), UV-vis, photoelectron spectroscopy (XPS) has been performed to contribute theknowledge of their structures. The fact that surface composition can differ substantiallyfrom bulk composition was also studied. High resolution electron microscopy (HRTEM)provided independent evidence of the highly dispersed nature of the metal clusters.Concepts concerning the effect of additives on the structure and physicochemical andcatalytic properties of oxide catalysts in selective oxidation reactions were considered.This work was also carried out in an attempt to study the different oxygen species formedon silver. Of particular interest is to understand the role and nature of the elusivesubsurface O species in the function of silver as an oxidant catalyst. The effect ofadditives on acid-base and redox properties and on their bearing on catalytic performancewas discussed, with particular emphasis on alkaline metal additives such as cesium andsodium. The phenomena occurring in monophasic and supported mixed oxide containingthe additives, including modification of structure, segregation, defect formation and spilloverof the reactants was also described.The nature of the surface of the bimetallic systems was the question of interest. Will theindividual clusters be monometallic or will they contain atoms of both metals andtherefore be bimetallic? It is interesting to consider how the state of dispersion the metalcatalysts affects the relationship between chemisorption capacity or catalytic activity andcatalyst composition. The bimetallic clusters discussed thus far have been combination ofa Group VIII and a Group IB metal. In spite of the great importance in petrochemistry,skeletal hydrocarbon reactions, such as hydrogenolysis of methylcyclopentane, offers aninteresting fingerprint of the dependence of specific rate on catalyst structure. The firstreported case of a reaction with large dependence on catalyst structure was performed forneopentane on platinum. This result led Boudart to classify reactions on metals as: (i)"facile" or "structure-insensitive" reactions, for which the specific rate does not dependupon the size of the metal particle, and (ii) "demanding" or "structure sensitive"reactions, for which the specific rate is highly dependent on the metal dispersion. Therate per surface metal atom is the fundamental interest. Thus, the metal dispersion isextremely important parameter to be determined. An experimental scheme based onselective H2 chemisorption was developed to investigate the surface composition ofbimetallic system. With this capability, the activity of such a catalyst was referred to theamount of metal in the surface rather than to the metal content of the catalyst as a whole.The interaction between catalytically active metal oxide particles and oxide carriersgreatly influences their structure and size. Vanadia catalysts constitute also a relevantexample of the influence of this interaction. Accordingly, it was decided to study theeffect of the support (TiO2 and MCM-41) with the aim of understanding theinterrelations on the catalytic properties of V2O5 as a way to improve its performance forthe selective oxidation of ethanol.Finally, the catalytic role of the different basic sites in hydrotalcite interlayer wasenvisaged through the study of the styrene epoxidation in liquid phase. Hydrotalcite-likecompounds are not only interesting for their industrial applications, but are also beautifulexamples of the scientific preparation of catalysts. All the stages of the preparation of acatalyst based on hydrotalcite-like precursor need precise chemical foundations in orderto avoid inhomogeneties and/or chemical segregations, which would be detrimental tothe properties of the final compounds. Layered double hydroxides (LDHs), also knownas hydrotalcites or anionic clays, are a class of ionic lamellar compounds made ofpositive-charged hydroxide layers with charge balancing anions and water moleculessandwiched between layers. Exfoliated Mg-Al layered double hydroxide in water wasinvestigated in the styrene epoxidation. The change in the basic properties during therehydration process of the calcined samples as well the influence on catalytic activitywas studied. Hydrotalcites are very attractive for this type of oxidation reaction becausetheir ability to give Lewis type acid-base bifunctional catalysts or basic catalysts withBrönsted type sites, proceeding from the mixed oxide and the meixnerite-like structures,respectively. / En este trabajo se han sintetizado y estudiado diferentes catalizadores a base denanopartículas metálicas con diferentes tamaños y morfologías. Se han estudiado tantosistemas monometálicos como bimetálicos con componentes de diferentes miscibilidad (porejemplo sistemas Au-Cu y Au-Ag de total miscibilidad, así como Ir-Au de prácticamentetotal inmiscibilidad) con la finalidad de estudiar el cambio que producen tanto en el tamañocomo en la morfología de las nanopartículas obtenidas.Los nanomateriales obtenidos han sido estudiados mediante el empleo de diferentestécnicas de caracterización como pueden ser, fisisorción, quimisorción microscopiaelectrónica (SEM-TEM), difracción de rayos X (XRD), reducción a temperaturaprogramada (TPR), espectroscopia ultravioleta-visible (UV-vis), espectroscopiafotoelectrónica (XPS), etc., así como mediante diferentes ensayos catalíticos modelo con lafinalidad de correlacionar las propiedades físico-químicas de dichos materiales con losmétodos de síntesis de éstos.Se ha hecho especial énfasis en el estudio de las diferentes especies de oxígeno quepresentan estos nanomateriales en superficie, así como su correlación con la actividadcatalítica que presentan en diferentes reacciones de oxidación selectiva de olefinas. Por otraparte, la modificación de las propiedades ácido-base de dichos materiales y su carácterredox cuando se adiciona metales alcalinos del tipo sodio y cesio, también ha sidoexhaustivamente estudiado.La formación de sistemas bimetálicos y su homogeneidad, así como el efecto de dispersióny el cambio en sus propiedades físico-químicas que hace un metal sobre el otro, ha sidotambién objeto de estudio en este trabajo. Este hecho se ha puesto en evidencia en elestudio de reacciones de hidrogenolisis del metilciclopentano que permite una buenacomprensión de la actividad catalítica, así como de la dependencia de la estructura en laactividad catalítica previamente ya descrita por Boudart.La interacción entre las especies metálicas cataliticamente activas y los soportes empleadostambién pueden ejercer una notable influencia en la estructura y tamaño de la especieactiva, y por consiguiente en el comportamiento catalítico. En este contexto, se hanestudiado la interacción de óxido de vanadio en diferentes soportes como TiO2 y MCM-4,para comprender el comportamiento catalítico del V2O5 en otra reacción test como es la deoxidación selectiva del etanol.Finalmente, el papel del los diferentes sitios básicos de materiales tipo hidrotalcita, elestudio de la exfoliación de dichos materiales y el cambio en sus propiedades básicasdespués de diferentes protocolos de rehidratación han sido estudiados en otra reacción testcomo es la reacción de epoxidación del estireno en fase liquida.

En los últimos años, existe un creciente interés en la sustitución de viejas tecnologías por alternativas catalíticas más limpias para el desarrollo de procesos respetuosos con el medio ambiente para la industria química. De esta manera, es un desafío continuo encontrar nuevos catalizadores básicos capaces de realizar, con alta actividad y selectividad, las reacciones para la síntesis de productos de alto valor añadido tanto químicos como farmacéuticos. La investigación descrita en esta Tesis se ha centrado en el estudio de nuevos protocolos de síntesis para catalizadores básicos. Nuevos materiales con basicidad controlada, tipo hidrotalcita, se han sintetizado a lo largo de esta Tesis. Por otra parte, se ha desarrollado un nuevo protocolo de síntesis para líquidos iónicos alifáticos de cadena corta. Además, se presenta un amplio estudio de las propiedades físico-químicas de los líquidos iónicos sintetizados. Las propiedades básicas de los catalizadores desarrollados se han caracterizado por diversas técnicas y así como mediante el empleo de reacciones modelo. Por consiguiente, el trabajo realizado en esta Tesis permite avanzar en el diseño de nuevos sistemas catalíticos más activos y eficientes para su utilización en procesos de química fina. / In the last years, there is an increasing interest in substituting old technologies by cleaner catalytic alternatives to afford more environmental friendly processes in the chemical industry. In this way, it is a continuous challenge to find new base catalysts able to perform, with high activity and selectivity, reactions for the synthesis of pharmaceutical and fine chemicals.The research described in this thesis has focused on the study of new synthesis protocols for base catalysts. New types of hydrotalcite-like materials with controlled basicity were obtained. Also, a new synthesis protocol for short aliphatic chain ionic liquids and an extensive study of their physico-chemical properties is presented. Their basic properties have been characterized by several techniques and by illustrative test reactions. The work done in this thesis can be regarded as a progress in the design of new catalytic systems, more active and efficient for use in fine chemical processes.

Esta tesis se centra en el estudio de ensamblajes moleculares de calix[4]pirroles y porfirinas. Las propiedades de interacción y la topología de un bis¬calix[4]pirrol macrotriciclo homoditópico han sido empleadas en el desarrollo de tres estrategias generales para el ensamblaje cuantitativo de pseudorotaxanos. En una de estas estrategias, el anión poliatómico de un par iónico es reconocido por el complejo supramolecular que resulta cuando una molécula lineal y neutra enhebra el macrotriciclo. Además, se describe la formación de complejos de dímeros de pares de iones y cuartetes de iones reconocidos por el macrotriciclo a través de un proceso altamente cooperativo. También, se estudia el reconocimiento de sales de tetrabutilamonio derivadas de fullerenos utilizando pinzas moleculares de porfirinas. Finalmente, se describe la formación de un macrociclo formado por la interacción de bisporfirinas de rodio y bispiridinas. Este macrociclo es usado en la formación de complejos con topología de rotaxano y pseudorotaxano. / This thesis is focused on the study of molecular assemblies based on calix[4]pyrroles and porphyrins. The topology and the binding properties of a homoditopic bis¬calix[4]pyrrole macrotricycle are used to develop three general strategies for the quantitative self¬assembly of pseudorotaxane¬like complexes. In one strategy, the polyatomic anion of an ion pair is recognized by the supramolecular complex that results when a neutral linear molecule threads the homoditopic macrotricycle. Additionally, the formation of highly stable complexes of ion-pair dimers and quartets of ions by the bis¬calix[4]pyrrole receptor through a highly cooperative process is described. Nickel metallated porphyrin tweezers containing calix[4]pyrrole spacers are used in the recognition of the tetrabutylammonium salt of the [6,6]¬phenyl¬C61¬butyric carboxylic acid. Finally, the quantitative self¬assembly of a macrocycle formed by the interaction between a rhodium bisporphyrin and a bispyridyl ligand is described. This macrocycle was used in the formation of complexes with [2]pseudorotaxane and [2]rotaxane¬like topologies.

En esta tesis se mostra como la aminocatalisis pueda ser utilizada para resolver importantes problemas en sintesis organica. En el primer proyecto tres reacciones en cascada aminocatalizadas han sido optimizadas para la síntesis de productos spiro-cíclicos derivados de las benzofuranonas. Estas moléculas, que tienen un esqueleto presente también en muchos productos naturales, han sido sintetizadas como un sólo enantiomero gracias al uso de amina primaria y secondaria. Un segundo proyecto muestra la primera activación aminocatalizada de cetonas α-substituidas α,β-insaturadasen el ámbito de una reacción de adición de sulfa-Michael, in esto contexto ha sido posiblemodificar la selectividad de la diastereoselección del catalizador a través de simples modificaciones en las condiciones de reacción. Finalmente, se muestra el primer empleo de aminas secundarias quirales en la funcionalizaccion directa de aldehídos α-substituidos α,β-insaturados. El sistema se ha empleado en una reaccion aldolica (addiccion) y una alquilacion (sostitucion) vinylogas. / In this thesis it is shown how aminocatalysis can be employed to solve different problems in organic synthesis. In a first project three complementary cascade reactions have been optimized for the synthesis of spirocylcic products bearing the benzofuranone moiety. The products were synthetized has single enantiomer exploiting the ability of both primary and secondary aminocatalysts to orthogonally activate ketones and aldehydes. In a second project is reported the first use ofα-substitutedα,β-unsaturated ketonesin aminocatalysisfor developing an asymmetric sulfa-Michael addition reaction. In addition, it was possible to modulate the enforced sense of diastereoselectivity of the catalyst by simply modifying the reaction conditions. Finally we could use, for the first time, chiral secondary amines to promote the dienamine activation of α-branched enals. The catalytic system has been used to realize two enantioselectivetrasformations, a vinylogousaldol and a -alkylation reactions.

Aquesta tesi explora com tant la morfologia de les capes actives com les propietats opto-electròniques canvien en funció de la estructuri molecular en diferents tipus de cel·les orgàniques que contenen ful·lerens. Estudiem les variacions experimentals en dispositius de molècula petita utilitzant diferents donores de la família del diketopirrolopirrol així com dispositius que utilitzen diferents acceptors de la família dels difenilmetanofulerenos. També generem una base de tants de estrucutras moleculars utilitzant dades experimentals per tal de construir models estadístics que ens permetessin predir les propietats elèctriques en aquest tipus de dispositvos usant descriptors 2D o DFT derivats de la estrucuta dels donores. Finalment vam explorar també les propietats opto-electròniques de dispositius de ful·lerè i perovskitas d'halurs de plom, implementant una tècnica nova de fabricació en el nostre laboratori i creant una relació entre el comportament fotofísic d'aquests dispositius i els dispositius de molècula petita. Aquesta tesi dóna una mirada inicial a la complexa relació entre l'estructura molecular i l'acompliment de les cel·les solars orgàniques, prenent una aproximació que en últimes ens porta més a prop al disseny racional de molècules que tinguin les propietats ideals per produir cel·les solars de ful·lerè amb alta eficiència. / Esta tesis explora como tanto la morfología de las capas activas como las propiedades opto-electrónicas cambian en función de la estructure molecular en distintos tipos de celdas orgánicas que contienen fulerenos. Estudiamos las variaciones experimentales en dispositivos de molécula pequeña utilizando distintos donores de la familia del diketopirrolopirrol así como dispositivos que utilizan distintos aceptores de la familia de los difenilmetanofulerenos. También generamos una base de tantos de estrucutras moleculares usando datos experimentales con el fin de construir modelos estadísticos que nos permitieran predecir las propiedades eléctricas en este tipo de dispositvos usando descriptores 2D o DFT derivados de la estrucuta de los donores. Finalmente exploramos también las propiedades opto-electrónicas de dispositivos de fulereno y perovskitas de haluros de plomo, implementando una técnica nueva de fabricación en nuestro laboratorio y creando una relación entre el comportamiento fotofísico de estos dispositivos y los dispositivos de molécula pequeña. Esta tesis da una mirada inicial a la compleja relación entre la estructura molecular y el desempeño de las celdas solares orgánicas, tomando una aproximación que en últimas nos lleva más cerca al diseño racional de moleculas que tengan las propiedades ideales para producir celdas solares de fulereno con alta eficiencia. / This thesis explores how active layer morphology and opto-electronic properties change in different types of fullerene containing solar cells as a function of molecular structure. We studied the experimental variations in small molecule organic devices containing different donors from the diketopyrrolopyrrole family as well as devices containing different acceptors from the diphenylmethanofullerene class. We also generated a large database of molecular structures using experimental values in order to build statistical models for the prediction of electrical properties in this type of devices using 2D or DFT descriptors derived from donor molecule structures. Finally we also explored the opto-electronic properties of fullerene containing lead halide perovskite solar cells, implementing a new fabrication technique within our research group and creating a link between the photophysical behavior of lead halide perovskite and small molecule organic solar cells. This thesis takes an initial look into the very complex relationships between molecular structure and organic solar cell device performance, taking an approach that ultimately attempts to take us closer to the rational design of molecules that have the ideal properties to produce highly performing fullerene containing solar cells.

Aquesta tesi aprofundeix en l'estudi de les nanopartícules de poli-(D, L-làctid-co-glicòlid) (PLGA) o poli-(D, L-làctid) (PLA) i les seves nanopartícules homòlogues recobertes amb polietilenglicol (PEG) com a sistemes de vehiculització per fotosensibilitzadors emprats en teràpia fotodinàmica. En primer lloc s'ha investigat la influència de la matriu polimèrica i del recobriment superficial amb PEG sobre les característiques fisicoquímiques, fotofísiques i fotobiològiques de suspensions amb un fotosensibilitzador atrapat físicament. El recobriment amb PEG confereix una major estabilitat a les nanopartícules en medi biològic. L'oxigen singlet generat en les nanopartícules de PLGA resta confinat en el seu interior, mentre que la presència de PEG facilita la difusió de l'oxigen singlet al medi extern, així com un alliberament més ràpid del fotosensibilitzador. En ambdós casos, el fotosensibilitzador es localitza als lisosomes a l'interior de les cèl·lules i indueix la mort cel·lular per apoptosi, la qual cosa indica que ambdós tipus de nanopartícules alliberen el fotosensibilitzador dins de la cèl·lula. L'efecte fototòxic és tanmateix major i més ràpid per a les nanopartícules PEGilades d'acord amb les observacions d'oxigen singlet. El paper de l'estructura química del fotosensibilitzador en les propietats fotofísiques i fotobiològiques de les nanopartícules també s'ha investigat. Els fotosensibilitzadors no metal·lats s'agreguen dins de les nanopartícules, mentre que els metal·lats romanen en forma monomèrica. Les seves propietats químiques també influeixen en la seva localització i, en conseqüència, en les propietats fotofísiques de les nanopartícules quan hi estan units covalentment, encara que hi siguin fotofísicament actius. Els fotosensibilitzadors encapsulats són capaços d'induir mortalitat cel·lular encara que estiguin agregats dins de les nanopartícules, mentre que els que estan units covalentment no ho són. Aquest fet permet concloure que l'alliberament del fotosensibilitzador dins de la cèl·lula és crucial per aconseguir una resposta fotodinàmica, i que les nanopartícules de PEG-PLGA no són internalitzades per les cèl·lules sinó que alliberen el fotosensibilitzador en la superfície cel·lular, cosa que no passa quan el fotosensibilitzador s'uneix covalentment a les nanopartícules. Finalment, s'ha examinat el potencial de la vehiculització activa mitjançant la conjugació del pèptid cRGDfK a la superfície de les nanopartícules. La presència de PEG és essencial per aconseguir un major augment en la concentració cel·lular de fotosensibilitzador. No obstant això, aquesta major concentració no produeix una major fototoxicitat en comparació amb les nanopartícules no marcades, el que suggereix que una major internalització no és l'únic factor important en el resultat final de la teràpia fotodinàmica. / Esta tesis profundiza en el estudio de nanopartículas de poli-(D,L-láctido-co-glicólido) (PLGA) o poli-(D,L-láctido) (PLA) y sus homólogas recubiertas con polietilenglicol (PEG) como sistemas de vehiculización para fotosensibilizadores empleados en terapia fotodinámica. En primer lugar se ha investigado la influencia de la matriz polimérica y del recubrimiento superficial con PEG sobre las características fisicoquímicas, fotofísicas y fotobiológicas de suspensiones con un fotosensibilizador atrapado físicamente. El recubrimiento con PEG confiere una mayor estabilidad a las nanopartículas en medio biológico. El oxígeno singlete generado en las nanopartículas de PLGA permanece confinado en su interior, mientras que la presencia de PEG facilita la difusión del oxígeno singlete al medio externo, así como una liberación más rápida del fotosensibilizador. En ambos casos, éste se localiza en los lisosomas en el interior de las células e induce muerte celular por apoptosis, lo que indica que ambos tipos de nanopartículas liberan el fotosensibilizador dentro de la célula. El efecto fototóxico es sin embargo superior y más rápido para las nanopartículas PEGiladas de acuerdo con las observaciones de oxígeno singlete. El papel de la estructura química del fotosensibilizador en las propiedades fotofísicas y fotobiológicas de las nanopartículas también se ha investigado. Los fotosensibilizadores no metalados se agregan dentro de las nanopartículas, mientras que los metalados restan en forma monomérica. Cuando éstos se unen covalentemente a las nanopartículas, sus propiedades químicas influyen en su localización en las mismas y, en consecuencia, en las propiedades fotofísicas de la suspensión, aunque preservan sus propiedades fotofísicas. Los fotosensibilizadores encapsulados son capaces de inducir mortalidad celular aunque estén agregados dentro de las nanopartículas, mientras que los que están unidos covalentemente no lo son. Este hecho permite concluir que la liberación del fotosensibilizador dentro de la célula es crucial para lograr una respuesta fotodinámica, y que las nanopartículas de PEG-PLGA no son internalizadas por las células, sino que liberan el fotosensibilizador en la superficie celular, lo que no ocurre cuando el fotosensibilizador se une covalentemente a las nanopartículas. Finalmente, se ha examinado el potencial de la vehiculización activa mediante la conjugación del péptido cRGDfK a la superficie de las nanopartículas. La presencia de PEG es esencial para lograr un mayor aumento en la concentración celular de fotosensibilizador. Sin embargo, dicha mayor concentración no produce una mayor fototoxicidad en comparación con las nanopartículas no marcadas, lo que sugiere que una mayor internalización no es el único factor importante en el resultado final de la terapia fotodinámica. / This thesis reports the study of poly-(D,L-lactide-co-glycolide) (PLGA) and poly-(D,L-lactide) (PLA) nanoparticles and their poly-(ethylene glycol) (PEG)-coated counterparts as delivery systems for photosensitizers in photodynamic therapy. First, the influence of the polymeric matrix and of the PEG surface coating on the physicochemical, photophysical and photobiological properties of nanoparticle suspensions containing a physically entrapped photosensitizer has been studied. PEG coating confers a higher stability to the nanoparticles in biological media containing serum proteins. Singlet oxygen produced in bare PLGA nanoparticles remains confined within them, while PEG surface coating facilitates singlet oxygen diffusion to the external medium as well as a faster drug release from the nanoparticles. In both cases, the photosensitizer localizes in lysosomes and induces cell death by apoptosis. The phototoxic effect is superior and faster for PEGylated NPs, in agreement with the singlet oxygen observations. The role of the chemical structure of the photosensitizer on the photophysical and photobiological properties of the colloidal suspensions has been subsequently investigated. Free base photosensitizers aggregate when entrapped in the nanoparticles, whereas metallated ones are incorporated in monomeric form. When the photosensitizers are covalently conjugated to the nanoparticles, their chemical properties influence their localization in the nanoparticles and consequently, the photophysical properties of the suspension, although they remain photophysically active. Physically entrapped photosensitizers are able to induce cell mortality in cells even if they are aggregated in the nanoparticles, while covalently conjugated photosensitizers are not. This drives us to the conclusions that the delivery of the photosensitizer into the cell is crucial to achieve a photodynamic response, and that PEG-PLGA nanoparticles are not internalized by cells but they rather deliver their cargo at the cell surface, which does not occur when the photosensitizer is covalently bound to the nanoparticles. Finally, we have explored the potential of the active targeting strategy by conjugating the cRGDfK peptide to the surface of the nanoparticles. The presence of a PEG side chain is essential to achieve an enhanced increase in the photosensitizer delivery into the cell, but unfortunately, it does not render a higher phototoxicity to the cells compared to the non-targeted nanoparticles, which suggests that a higher internalization is not the only important factor in the final outcome of photodynamic therapy.

La present tesis va consistir en el disseny de nous nanocatalitzadors de cobalt per a la reacció de Fischer-Tropsh (FT). Les nano partícules de Cobalt van ser sintetitzades utilitzant diferents metodologies: reducció química utilitzant borohidrur de sodi com agent reductor o, descomposició tèrmica de compostos organometàl·lics tals com Co2(CO)8. Les síntesis van ser realitzades en presència de polímers com agents estabilitzants. Després de la síntesis, les nano partícules de cobalt foren aïllades, caracteritzades (utilitzant TEM, HR-TEM, XRD, XPS, ICP, FTIR, TGA i RAMAN) i provades en la reacció de Fischer-Tropsch en fase aquosa. Amb la finalitat de comparar amb catalitzadors suportats clàssics, les nano partícules de cobalt van ser immobilitzades amb TiO2 i provades en FT utilitzant un reactor de llit fix. En aquest estudi es va observar que l'activitat i la selectivitat de les nanopartícules de cobalt en ambdós sistemes catalítics depenien altament de paràmetres tals com el mètode de síntesis, el polímer estabilitzant i la mida de partícula. Aquestes diferències van ser atribuïdes a variacions en l'estructura i composició de les nano partícules que alhora eren intrínseques de cada paràmetre d'estudi. / La presente tesis consistió en el diseño de nuevos nanocatalizadores de cobalto para la reacción de Fischer-Tropsch (FT). Nanoparticulas de cobalto fueron sintetizadas usando diferentes metodologías: reducción química usando borohidruro de sodio como agente reductor o descomposición térmica of compuestos organometálicos tales como Co2(CO)8. Las síntesis fueron realizadas en presencia de polímeros como agentes estabilizantes. Después de la síntesis, las nanopartículas de cobalto fueron aisladas, caracterizadas (usando TEM, HR-TEM, XRD, XPS, ICP, FTIR, TGA and RAMAN) y probadas en la reacción de Fischer-Tropsch en fase acuosa. Con la finalidad de comparar con catalizadores soportados clásicos, las nanopartículas de cobalto fueron también inmovilizadas en TiO2 y probadas en FT usando reactores de lecho fijo. En este estudio se observó que el desempeño (actividad y selectividad) de las nanopartículas de cobalto en ambos sistemas catalíticos dependió altamente de parámetros tales como el método de síntesis, el polímero estabilizante y el tamaño de partícula. Estas diferencias fueron atribuidas a variaciones en la estructura y composición of las nanopartículas que a su vez eran intrínsecas a cada parámetro de estudio / The present thesis consisted in the design of novel cobalt nanocatalysts for the Fishcer-Tropsch (FT) synthesis. Cobalt nanoparticles were synthesized using different methodologies: chemical reduction method using sodium borohydride as reducing agent or thermal decomposition of organometallic precursors such as Co2(CO)8. The syntheses were carried out under the presence of polymer stabilizers. After the synthesis, the cobalt nanoparticles were isolated, characterized (using TEM, HR-TEM, XRD, XPS, ICP, FTIR, TGA and RAMAN) and tested in the Aqueous Phase Fischer-Tropsch synthesis. For comparison purposes with classical supported catalysts, the cobalt nanoparticles were also immobilized on TiO2 and tested in FT using fixed bed reactors. In this study was observed that the catalytic performance (activity and selectivity) of the cobalt nanoparticles in both catalytic systems were highly dependent on parameters such as the synthetic methodology, the polymer stabilizer and the particle size. These differences were attributed to variations in the structure and composition of the NPs intrinsic to each parameter under study.