Aquest estudi ha avaluat la relació entre l’exposició oral a l’alumini (Al) administrat a diferents dosis i durant diferents períodes de temps, i la malaltia d’Alzheimer a nivell conductual, cognitiu, neural i bioquímic en dos poblacions de ratolins amb diferent vulnerabilitat genètica per desenvolupar la malaltia d’Alzheimer. Els resultats d’aquest treball permeten concloure que l’exposició a l’Al genera efectes en totes les àrees estudiades. A nivell conductual, l’exposició al metall augmenta l’ansietat i l’activitat en els grups tractats amb alumini. A nivell cognitiu genera dèficits, sobretot en la població de ratolins susceptible genèticament per desenvolupar signes de la malaltia d’Alzheimer. Finalment, efectes del metall són observats a nivell neural ja que afecta la proliferació cel•lular i a nivell bioquímic donat que les exposicions perllongades a l’Al augmenten els nivells del pèptid β-amiloide 1-42. Aquest fet és important, ja que l’agregació d’aquest pèptid és un eix central de la malaltia d’Alzheimer. / In this study we evaluated the relationship between oral exposure to aluminum (Al) administered at different doses and for different periods of time and Alzheimer's disease at behavioral, cognitive, biochemical and neural domains in two populations of mice with different genetic vulnerability to develop Alzheimer's disease. The findings of this study indicated that the exposure to Al induced effects in all the domains studied. First at behavioral level, since exposure to aluminum increased anxiety and activity in the groups exposed. Second, at the cognitive level as exposure to Al generated learning deficits, particularly in genetically susceptible mice population. Finally, some effects of the metal exposure were observed in the neurogenic response at the level of cellular proliferation and at the biochemical level, where exposure to Al during long periods of time increased the levels of β-amyloid 1-42 peptide. This is important because the aggregation of this peptide is postulated as a central event in the pathogenesis of Alzheimer's disease.

L'alumini és un metall amb un ampli ús industrial, que es troba àmpliament distribuïtpel medi ambient, i amb un elevat ús dins la nostre vida quotidiana. Tot i així, l'aluminino és un metall essencial i no té propietats biològiques importants conegudes.Diversos estudis ambientals i experimentals han mostrat que l'alumini és un potenttòxic i neurotòxic amb importants riscs per la salut humana. L'alumini s'ha relacionatamb diverses malalties neurodegeneratives, incluïda la malaltia d'Alzheimer (MA).S'han proposat diversos mecanismes mitjançant els quals l'alumini podria exercir elsseus efectes neurotòxics, però sobretot s'ha estudiat el seu paper com a agentprooxidant.Per altre banda, la melatonina és un conegut agent antioxidant, que pot actuar deforma directa neutralitzant els radicals lliures, i de forma indirecta al induir l'expressiógènica d'alguns gens relacionats amb la defensa antioxidant. Així mateix, ladesferoxamina (DFO) és un conegut agent quelant del ferro i l'alumini.En aquest estudi es van avaluar els efectes neurotòxics d'una exposició oral a aluminisobre el sistema antioxidant cel·lular en un model animal per a la MA (Tg2576APPswe), a més de valorar els canvis cognitius i conductuals produïts i determinar elsnivells d'alumini i d'altres metalls relacionats amb la MA en diferents teixits i regionscerebrals. Per altre banda, es va estudiar el possible efecte protector de la melatonina ide la DFO.Els nostres resultats han mostrat que dels tres teixits cerebrals estudiats l'aluminis'acumula majoritàriament a l'hipocamp dels animals.En general, l'anàlisi dels sistemes antioxidants enzimàtics i no enzimàtics i els resultatsde l'expressió dels nivells d'mRNA dels enzims CAT, SOD i GR, han mostrat quel'alumini podria actuar com a un possible agent prooxidant, Altrament, els resultats hanmostrat que la melatonina actuaria com a un agent antioxidant, mentre que la DFO noexerciria cap acció antioxidant clara. Per altre banda ni la melatonina ni la DFO hanmostrat capacitat per detoxificar l'alumini del cervell dels animals. / Aluminum is an abundant element in the environment, which has a considerable number of usesand industrial applications. However, aluminum is a non essential metal, with no importantbiological propierties. Environmental and experimental studies has shown that aluminum is apotential toxic and neurotoxic metal with important risks to human health.Aluminum has been implicated in various neurodegenerative disorders including Alzheimer'sdisease (AD). Various mechanisms have been proposed for Al-induced neurotoxicity, including freeradical damage via enhanced lipid peroxidation, impaired glucose metabolism, effects on signaltransduction and protein modification, alterations on the axonal transport, and alteration ofphosphorylation levels of neurofilaments, as well as, neuronal death.On the other hand, melatonin is a known antioxidant, which can directly act as free radicalscavenger, or indirectly by inducing the expression of some genes linked to the antioxidantdefense. Also, desferoxamine (DFO) is an effective iron and aluminum chelator that has beenwidely used to facilitate aluminum removal in chronic aluminum overload in patients with end-stagerenal failure under long-term dialysis.The aim of these study was to evaluate neurotoxics effects of oral aluminum exposure oncognitive, oxidative stress parameters and metal levels in a mice model for Alzheimer's disease(Tg2576 APPswe mice) and to evaluate the possible protective role of melatonin and DFO.Results showed that aluminum accumulates in predominance in hippocampus of mice aftertreatment.In general terms, the biochemical changes observed in hipocamppus, cortex and cerebellum ofTg2576 and wild mice suggest that aluminum acts as a pro-oxidant agent while melatonin exertsan antioxidant action independent of the animal model. In contrast, DFO administration would nothelp in preventing these deleterious effects.

En aquest treball s'ha establert una metodologia d'anàlisi i caracterització del comportament tèrmic, mecànic i termomecànic d'estructures micromecanitzades per a sensors de gas a través de la combinació de simulacions numèriques i tècniques de caracterització de microsistemes (mesures electro-tèrmiques, termografia, nanoindentació, AFM, XRD, microscopia confocal, Auger).L'estudi del comportament tèrmic de les estructures micromecanitzades ha permès obtenir les característiques bàsiques que controlaran el comportament del sensor, com són el consum en potència, la distribució de temperatura i el temps de resposta del substrat. L'anàlisi termomecànic ha consistit en determinar els esforços residuals en cada estructura així com l'estudi de la deformació dels diferents dissenys per a diferents temperatures de treball. S'han identificat diferents mecanismes de degradació en els materials que formen els sensors i s'ha obtingut el comportament termomecànic fins la ruptura del sensor. Tant en l'estudi tèrmic com en el termomecànic, la interacció entre la capa sensora i el substrat micromecanitzat així com l'influencia del material sensor en el comportament global del dispositiu han estat aspectes investigats.El treball inclou, a més, la caracterització termomecànica del Pt-Ti emprat en estructures micromecanitzades a través de la utilització de mètodes de Nanoindentació, Microscopia de Forces Atòmiques (AFM), Difracció de Raigs X (XRD) i espectroscopia Auger. També inclou el desenvolupament d'una metodologia per predir la fatiga tèrmica en microsistemes basada en la combinació dels models elasto-plàstics de metalls en capa prima (Alumini, Pt-Ti) amb simulacions numèriques. Finalment, de la metodologia d'anàlisi electro-termo-mecànic que s'ha dut a terme, es poden obtenir regles de disseny per la implementació de microsistemes que treballin en diferents règims de temperatura i en concret, directament aplicables al disseny i fabricació d'estructures micromecanitzades per a sensors de gas / This work presents a complete thermomechanical study of different micromachined gas sensor substrates based on closed and suspended membrane microstructures. The work has been carried out combining coupled electro-thermo-mechanical three-dimensional finite element method simulations with different experimental techniques such as those used in Microsystems characterization (thermo-electrical, thermography, AFM, XRD, confocal microscopy, Auger..). The performances predicted by simulations, such as the power consumption, the temperature distribution, the time response, the membrane deflection during operation and the preferential failure sites in the micromachined substrates have been confirmed by experience. The work includes the thermo-mechanical characterization of Pt-Ti thin films used in the structures using Nanoindentation, AFM, XRD and Auger spectroscopy. Additionally, a methodology to predict the thermal fatigue in microsystems, which combines experimental thin metal elasto-plastic models (Al, Pt-Ti) and coupled thermo-mechanical FEM simulations, has been developed.The good agreement between simulations and experimental results validates the numerical models, and allows us to consider the adaptability of the analyzed designs as micromachined substrates for integrated gas sensors.Keywords: MEMS, Microsystems, gas sensors, thermal fatigue, Al, Pt-Ti, FEM. / En este trabajo se ha establecido una metodología de análisis y caracterización térmica y termomecánica de estructuras micromecanizadas en silicio para aplicaciones en sensores de gas. Esta investigación ha combinado simulaciones numéricas mediante el método de los elementos finitos con técnicas experimentales de caracterización utilizadas en el campo de los microsistemas (medidas electro-térmicas, termografía, AFM, XRD, microscopia confocal, Auger).El estudio térmico de dichas estructuras ha permitido obtener su consumo en potencia, la distribución de temperaturas, la dinámica térmica, así como ha permitido fijar con precisión las propiedades térmicas de los materiales típicamente utilizados en la tecnología de los microsistemas. El estudio mecánico ha permitido obtener los esfuerzos residuales inducidos por los procesos de fabricación. Además, se ha obtenido la deformación de las estructuras a diferentes temperaturas de trabajo hasta la ruptura total de las membranas. Durante las altas temperaturas de trabajo se han detectado y analizado diferentes mecanismos de degradación en los materiales. El trabajo incluye además, la caracterización termo-mecánica del Pt-Ti depositado por sputtering, ampliamente utilizado en microsensores de gas, mediante el empleo de técnicas de Nanoindentación, Microscopia AFM, Difracción de Rayos X (XRD) y espectrocopia Auger. También presenta el desarrollo de una metodología para la predicción de la fatiga térmica en microsistemas, que se basa en la combinación de modelos elasto-plásticos para metales en capa delgada con simulaciones numéricas.Finalmente, de la metodología de análisis termo-mecánico que se ha llevado a cabo, se pueden obtener reglas de diseño para microsistemas que trabajen a diferentes temperaturas, y en concreto directamente aplicables al diseño y fabricación de estructuras micromecanizadas para sensores de gas. Palabras clave: MEMS, microsistemas, sensores de gas, fatiga térmica, Al, Pt-Ti, MEF.