En esta tesis doctoral se evaluó la variación individual sobre la personalidad animal, empleando el pez cebra (Danio rerio), una especie modelo con aplicaciones en diversos campos de la investigación. Se utilizó la prueba de toma de riesgo en grupos para separar los individuos con patrones alternativos de respuestas y generar un programa de selección individual. Para ello estudiamos: (i) el efecto que la selección por personalidad tiene en la morfología (ii) la consistencia de la personalidad en el tiempo y a través de contextos y sus implicaciones en la flexibilidad de comportamientos y (iii) el efecto que la personalidad provoca en la fitness individual. Para el estudio del efecto que la selección por personalidad tiene en la morfología del individuo, se realizó un programa bidireccional de selección de líneas de familias empleando la prueba de toma de riesgo en grupos para separar los individuos con comportamientos extremos. Los resultados del incremento del porcentaje de individuos con la personalidad objeto de selección en cada una de las líneas demuestran el éxito del programa. Sin embargo los resultados también reflejan que las líneas responden de manera diferente a la selección. La línea R mostró un incremento significativo en el porcentaje de individuos en la generación 1(G1) comparado con la G0, y no mostró incrementos en G2 comparado con G1, por el contrario la línea P mostró un decrecimiento en G1 comparado con G0 y un incremento en G2 comparado con G1. Los datos de las variables morfológicas demuestran que la selección por personalidad selecciona a su vez por rasgos morfológicos. La línea P mostró un mayor diámetro de orbitas oculares que la línea R. Este resultado demuestra que los individuos con mayor disposición a explorar ambientes nuevos están equipados con adaptaciones morfológicas que le permiten una mejor evaluación del ambiente. Sin embargo la diferencia solo se observó en animales machos mostrando que la mejor visión esta asociada a la mayor disposición a explorar mostrada por los machos de D. rerio. Los resultados demuestran que D. rerio es consistente en el comportamiento en el tiempo y a través de contextos. Los resultados de la reprueba de toma de riesgo en grupos aplicada 10 meses después de la primera prueba demuestran que el 75% de los individuos de ambas conductas son consistentes en sus respuestas de comportamientos. Ambas líneas mostraron consistencia entre contextos, sin embargo mostraron diferencias en la fortaleza de la consistencia. La línea P mostró mayor consistencia que la línea R. Los datos reflejan diferencias en la respuesta a estímulos ambientales y formación de rutinas que demuestran la diferencia en flexibilidad de comportamientos en las líneas. La línea R mostró una mayor flexibilidad de comportamientos que la línea P mostrando que esta línea prospera mejor bajo fluctuaciones ambientales, en tanto la línea P muestra un mejor desempeño cuando las condiciones ambientales son estables. En cuanto al efecto de la personalidad en la fitness se realizó un estudio del éxito reproductivo de hembras y machos de la G1 del programa de selección. Los datos demuestran que la personalidad tiene un efecto en la dinámica reproductiva de D. rerio. Los datos de las variables reproductivas estudiadas demuestran que la línea P presenta mejores valores reproductivos que la línea R. Además, los resultados demuestran que la personalidad paterna tiene un efecto en la fitness mostrada por las crías en esta especie. En conclusión demostramos la importancia de incluir evaluaciones de la personalidad en los programas de selección realizados en acuicultura así como en otros estudios realizados habitualmente con pez cebra. / In this PhD thesis, zebra fish (Danio rerio), a well-established animal model used in the biological sciences, were used to evaluate individual variation in animal personality. The risk taking in groups assay was used to screen animals with different response patterns and to generate an individual selection program. For that purpose we studied: (i) the effect of personality selection on morpholo-gy, (ii) the consistency of personality over time and through contexts and their implications on phe-notypic plasticity and (iii) the effect of personality on individual fitness. To study the effect of personality selection on individual morphology, we performed a two-way (bidirectional) selection program for family lines using screening for risk taking in groups to identi-fy individuals at behavioural extremes. An increase in the percentage of individuals with each per-sonality in the respective selected lines highlighted the success of the program. However, results also showed that lines respond differently to selection. The R line showed a significant increase in the percentage of individuals in the generation 1(G1) compared to G0, and did not show any in-crease in G2 compared to G1 whereas in contrast P lines showed a decrease in G1 compared with G0 and an increase in G2 compared to G1. Morphometric data from each generation supported personality selection where the P line showed a greater ocular orbital diameter. This result suggests that proactive individuals may be equipped with morphological adaptations related to a better as-sessment of their environment. However, the difference was only observed in males suggesting that increased ocular precision may be associated with increased willingness to explore novel environ-ments in males of D. rerio. The results demonstrate that personality traits in D. rerio are consistent over time and across con-texts. The results of the repeated test of risk taking in groups applied 10 months after the initial test show that 75% of individuals are consistent in their behavioural responses. Both lines showed con-sistency across contexts; however they showed differences in the strength of consistency. The P line showed greater consistency than the R line. Data reflected differences in response to environmental stimuli and training routines that demonstrated differences in behavioural flexibility between the lines. Line R showed greater behavioural flexibility than line P, reinforcing the idea that these indi-viduals may thrive best under environmental fluctuations. In contrast line P showed better perfor-mance when environmental conditions were stable. As for the effect of personality on fitness, a study of reproductive success of males and females of the G1 generation was performed. Data showed that personality had an effect on the reproductive dynamics of D. rerio. Reproductive data demonstrated that P line individuals show better reproductive performance that the R line. Fur-thermore, the results show that paternal personality has an effect on the fitness reflected in the off-spring of this species. In conclusion we demonstrate the importance of including personality assessments in selection programs conducted in aquaculture as well as in other studies usually performed with zebra fish.

En aquest treball hem investigat una metodologia d'aproximació baix-cap dalt i baix cost per la generació de nanoestructures oxides interficials autoassemblades preparades mitjançant la deposició de soluciones químiques. La innovació del treball rau en l'aplicació dels processos d'autoassemblatge i autoorganització en materials òxids, i en l'ús de solucions químiques pel creixement d'illes interficials. Estudis sistemàtics basats en la modificació de les condicions de creixement mostren la capacitat i versatilitat de la metodologia usada per ajustar la morfologia, mida, densitat i distribució de les nanoilles interficials. Concretament, hem estudiat el creixement de nanoestructures de les fases òxides BaZrO3, CeO2, Ce0.9Gd0.1O2-y (CGO) y La2O3, resultant el l'obtenció de plantilles amb nanoilles amb estretes distribucions de mida i notable tendència a ordenar-se espontàniament sobre substrats monocristal·lins de SrTiO3 i LaAlO3 (LAO). Hem determinat un rang de paràmetres (concentració de la solució precursora, temperatura, etc.) que estableixen un conjunt de condicions inicials per la generació de nanoilles interficials d'altres fases òxides. S'ha analitzat detalladament el sistema d'estructures dissemblants CGO/LAO (fluorita/perovskita) com a model per estudiar la formació i creixement de nanoilles induïdes per tensions elàstiques. La capacitat de seleccionar l'orientació cristal·logràfica de la nanoilles de CGO a partir del control de les condicions de creixement ens ha permès seleccionar l'anisotropia de tensions i d'energies de superfície de les nanoilles, resultant en la formació d'illes de CGO amb trets morfològics i cinètics molt distints. Tensions isotròpiques comporten la formació d'illes isomòrfiques de base quadrada, uniformes i estables. Aquests nanopunts creixen epitaxialment (001)CGO[110]||(001)LAO[100], tenen un diàmetre mig de ~45 nm, alçada ~7 nm i densitat 60 punts/&#956;m2 i s'autoorganitzen en files al llarg dels esglaons del substrat. En canvi, tensions anisotròpiques indueixen la formació de nanoestructures rectangulars (nanofils) d'acord amb la relació epitaxial (011)CGO[100]||(001)LAO[100]. L'eix llarg dels nanofils pot arribar a mesurar 2 &#956;m de longitud en menys de 30 minuts de tractament tèrmic a 1000oC en Ar-H2 mentre que l'eix curt roman <50 nm, fet que resulta en illes amb elevat índexs d'aspecte lateral (eix llarg/eix curt ~ 40). Els nanofils s'alineen al llarg dels eixos fàcils del substrat, i contínuament s'uneixen formant laberints de fils ortogonals que ràpidament es reconstrueixen en fils més llargs. L'existència d'atracció atractiva sembla ser la responsable la cinètica ultraràpida d'aquestes nanoilles tensades anisotròpicament. La dinàmica ultraràpida d'aquest sistema és una eina molt valuosa per estudiar l'evolució de nanoilles interficials; concretament, s'han identificat diferents mecanismes de coarsening actuant simultàniament (maduració Ostwald, coalescència dinàmica, coalescència estàtica, etc.). Simulacions basades en models termodinàmics ens han permès confirmar la morfologia i dimensió d'equilibri de cada tipus d'illa de CGO d'acord amb el seu estat de tensió elàstic i energies de superfícies. La combinació dels anàlisis experimentals amb els estudis termodinàmics ha permès establir una llista de les condicions necessàries per la formació de nanofils interficials extremadament llargs. Aquestes estratègies no es limiten a materials òxids i de fet poden ser usades per generació de nanoilles anisotròpiques en una gran varietat de sistemes, provant així la generalitat del treball fet. Finalment, es mostra una aplicació pràctica de les plantilles nanoestructurades òxides per induir centres artificials d'ancoratge de vòrtexs en capes primes de YBa2Cu3O7 (YBCO) també preparades mitjançant solucions químiques. Anàlisis metodològics basats en mesures angulars elèctriques de transport han evidenciat una important millora de la contribució anisotròpica-forta de la densitat de corrent crític per H||c en les capes primes de YBCO nanoestructurades respecte les mostres estàndard, indicant que la nanoestructuració interficial és una estratègia possible i prometedora per millorar la actuació de les capes primes de YBCO. També s'han realitzat anàlisis de les propietats superconductores en funció del gruix de YBCO. / In this work we have investigated a bottom-up high throughput methodology to generate interfacial self-assembled oxide nanostructures through the deposition of chemical solutions. The innovation of this work is two-fold, since we have studied the application of self-assembling and self-organizing processes to oxide materials and because the study of the formation of interfacial islands from solutions. Systematic studies based on the modification of growth conditions show the capabilities and versatility of the methodology used to tune the shape, size, density and distribution of the resulting oxide interfacial nanoislands. Specifically, we have studied the growth of nanostructures of the oxides phases BaZrO3, CeO2, Ce0.9Gd0.1O2-y (CGO) y La2O3, leading to the generation of templates with interfacial nanoislands with narrow distribution of sizes and notable tendency to form ordered arrays on top of the single-crystal substrates SrTiO3 y LaAlO3 (LAO). We have determined a range of parameters (precursor solution concentration, temperature, etc.) which establish a set of initial conditions for the generation of interfacial nanoislands of other oxide phases. The system of dissimilar structures CGO/LAO (fluorite/perovskite) is analyzed in great detail as a model to study the formation and growth of strain-induced nanoislands. The capacity to select the crystallographic orientation of CGO nanoislands through tuning of growth conditions enables us to control the anisotropy of strains and surface energies of the nanoislands, leading to the formation of CGO nanostructures with highly different morphological and kinetic characteristics. Square-based isomorphic nanoislands, uniform and stable, form under isotropic strains. These nanodots grow epitaxially accordingly to (001)CGO[110]||(001)LAO[100], and have mean lateral size ~45 nm and ~7 nm height, and density of ~60 dots/&#956;m2. They order into rows along lattice steps of the substrate, resulting into highly self-organized templates. Instead, highly elongated rectangular nanostructures (nanowires) grow induced by anisotropic strains and anisotropic surface energies in the epitaxial relation (011)CGO[100]||(001)LAO[100]. The long axis of these wires can reach lengths of 2 &#956;m in less than 30 minutes of heat treatment at 1000oC in Ar-H2 whereas short axes remain <50 nm, resulting in high lateral aspect ratios (long axis/short axis ~ 40). Wires are aligned along substrate soft axes and continuously join into intricate clusters of orthogonal wires which rapidly reconstruct into larger wires. The attractive interaction between wires seems to be the driving force of the ultrafast kinetics of these islands biaxially anisotropic strained. This ultrarapid dynamics is a powerful tool to study the evolution of interfacial nanoislands; particularly, several coarsening mechanisms simultaneously acting have been identified (Ostwald ripening, dynamic coalescence, static coalescence, etc.).Simulations based on thermodynamic models have enabled to confirm the equilibrium shape and size of each sort of CGO island in relation to its misfit strain and surface energies. The combined analyses of the experimental results and thermodynamic studies have allowed us to establish a list of the requirements for the formation of extremely long interfacial nanowires. These strategies are not limited to oxides and can be extended to the generation of anisotropic nanoislands in a large variety of systems, proving the generality of the work done. Finally, we have showed a practical application of oxide nanostructured templates to induce artificial vortex pinning centres in YBa2Cu3O7 (YBCO) thin films also prepared from chemical solutions. Methodological analyses based on electrical transport angular measurements have evidenced a strong improvement of the anisotropic-strong contribution to the critical current density for H||c in interfacial nanostructured YBCO thin films as compared to standard ones, proving that interfacial nanostructuration is a possible and promising strategy to improve the performance of YBCO thin films. Analyses of the superconducting properties as function of YBCO thickness have also been carried out.

La convergencia de diversas disciplinas como la biotecnología, biología molecular e ingeniería genética en el desarrollo de vehículos terapéuticos a escala nanometrica para la entrega de moléculas terapeuticas, se plantea como una herramienta con un elevado potencial en el campo de la nanomedicina. El mayor reto de estos nanovehiculos es permitir una eficaz entrega de ácidos nucleicos, proteínas o incluso fármacos, con una elevada especificidad celular para poder así disminuir la dosis administrada y por eso reducir sus toxicidad. En el caso de los ácidos nucleicos, la especificidad de entrega y la protección de los mismos de las nucleasas son los puntos clave para prever el desarrollo de estos sistemas. Sin embargo, el uso de vectores virales que parecían contener todos los elementos necesarios para aplicar la terapia génica extensivamente, ha topado con serios problemas de toxicidad e inmunogenicidad que limitan su uso. Así pues, el desarrollo de vectores de entrega no víricos, degradables y de diverso origen como dendrímeros, liposomas, polímeros, proteínas modulares o virus-like particles (VLPs), entre otros, se ha revelado como un campo de investigación que promete aportar las herramientas necesarias para desarrollar vehículos auto ensamblables “inteligentes” capaces de superar las barreras impuestas por el sistema biológico y llegar al tejido o compartimiento celular diana sin provocar las reacciones adversas que limitan el utilizo de sistemas virales. En el óptica de estudiar la optimización de nanovehiculos autoensamblabels de origen proteicos para la terapia génica, hemos explorado por un lado la caracterización de VLPs obtenidas mediante la expresión del la proteína VP1 de la capside viral del human JC virus tanto en E.coli, como en células de insecto. Por otro lado hemos estudiado la optimización del proceso de producción y autoensamblado de proteínas multifuncionales y evaluado su capacidad de unir y proteger los acidos nucleicos de la degradación por parte de proteasas. Así pues, diferentes entornos genéticos del sistema de control de calidad en E. coli han evidenciado la alteración del rendimiento de producción y de calidad conformacional en el ensamblado de las VLPs del virus JC. En este tesis hemos explorado los efectos de la chaperona DnaK en la producción y calidad conformacional de las VLPs formadas por la proteína VP1 a través de tres cepas caracterizadas por la presencia/ausencia/sobre expresión de la chaperona DnaK. Se ha observado que la ausencia de esta chaperona promueve una mayor rendimiento de producción pero al mismo tiempo ha demostrado efectos negativos en el ensamblaje de las VLPs. El mismo concepto se ha aplicado en estudios en células de insecto, co-produciendo la proteína VP1 y las chaperonas bacterianas DnaK/DnaJ. En este caso el rendimiento de producción se ha visto afectado por la presencia de las chaperonas contrariamente a la calidad conformacional que se ha visto beneficiada. Paralelamente, estudios sobre las propiedad arquitectónicas de la proteína modular R9-GFP-H6 y sus interacciones con el ADN ha permitido establecer las condiciones optímales para la interacción de sus dominios peliotropicos, resultante en el auto ensamblado de esta proteína en complejos ADN/nanoparticulas capaces de proteger el ADN de la acción de proteasas. Además se ha propuesto un modelo bioinformática de las nanoestructuras estudiadas. Consecuentemente a la caracterización de la R9-GFP-H6, diferentes modelos de proteína modula auto-ensamblables derivada de esta han sido estudiados para evaluar sus eficacias a la hora de unir y transportar ADN al núcleo celular. En esta tesis se ha propuesto una modificación del protocolo de purificación que permite aumentar sensiblemente la eficacia de las diferentes nanoparticulas implicadas. Por lo tanto, en todos estos trabajos, queda reflejado que el desarrollo de virus artificiales para nanomedicina y terapia génica es un proceso fascinante y multidisciplinario donde las nanoparticulas de origen proteicos, sean proteínas modulares o virus like particles, están siendo concebidas como una herramienta extremadamente potente para la obtención de productos eficientes, seguros y comercialmente atractivos. Con esta tesis, entonces, se pretende entrar a fondo en las técnicas de desarrollo y mejora del proceso productivo de novedosas nanoestructuras proteicas para sus utilizo en nanomedicina. / The convergence of different field as biotechnology, molecular biology and genetic engineering in the development of a nano-scale therapeutical vector became matter of interest because of their nanomedical applications. The major challenge of nanovectors is obtain a good delivery of nucleic acid, therapeutic proteins or drugs, with high cell specificity and low side effects. In this way, viral vectors allow an extremely efficient delivery but are also responsible of severe side effects. Because of this main limitation, the development of artificial virus derived from either dendrimers, liposomes, polymers, modular proteins or virus like particles (VLPs) is considered an interesting and promising research field. In this thesis we expose our studies in the optimization of protein self-assembling nanoparticles. From one side we produced and characterized VLPs derived form the major capsid protein VP1 of the human JC virus both in E. coli and insect cells protein factories. On the other side we studied the optimization of the self-assembling and the purification process of multi-domain self-assembling proteins derived by paradigmatic protein R9-GFP-H6, which is described to form nanoparticles. Different genetic backgrounds for protein quality control system in E. coli have shown to alter the protein production yield and conformational quality of artificial virus assembly. We discuss in this thesis the effects of the prokaryotic DnaK chaperone on VP1 production yield and VLPs conformation quality. For this purpose we used three genetic backgrounds including, wild type expression, over-expression and absence of expression of DnaK molecular chaperone. Surprisingly, in the absence of the molecular chaperone the production yield of VP1 is enhanced but has negative effects on VLPs assembly. Moreover we tested different buffer formulations in order to establish the optimal salt concentration and pH for VLP organization, stabilization and conformation. The same concept where applied for insect cell system, exploring the effects in yield and conformational quality of VP1 hJCV VLPs upon re-hosting DnaK/DnaJ chaperones. Results showed a lowering in production yield upon chaperone co-expression but an increase in VLPs conformational quality. At the same time architectural properties of the paradigm protein R9-GFP-H6 and its interactions with DNA were studied in order to obtain a suitable protein-based artificial virus for gene delivery. It has been observed that in presence of DNA and at slightly acidic pH, R9-GFP-H6 proteins organize in two distinct populations. Microscopy observations showed a supramolecular organization of DNA/nanoparticle complexes, revealing the 9 Arginine and 6 Histidines blocks as promising pleyotropic domains. Moreover, in optimized conditions, R9-GFP-H6 protein has also showed an effective DNA protection against proteases. Finally, we purposed potential structural models of R9-GFP-H6/DNA complexes, based on bioinformatics analysis and experimental data. Subsequently we explored the nucleic acid contaminants in non-viral protein based nanovector production process of R9-GFP-H6 derivative proteins. Enzymatic downstream treatment with nucleases has revealed a good strategy to solve the limitations derived from nucleic acid contamination. All together, these works allows having a general overview of non-viral nanoparticles approach in gene delivery and permitting to understand better the difficulties in the production process. With this thesis, then, we claim to discuss and develop newly production and purification methods in order to develop efficient artificial virus for nanomedicine and gene therapy.

Al llarg d'aquesta tesi com a part del esforç general per tal d'extendre el nombre de materials moleculars que combinin dues o més propietats en la mateixa molècula, s'ha desenvolupat la síntesi i caracterització d'una nova sèrie de metal.locens (ferrocens i rutenocens) connectats a mono-bi- i tri- radicals polyclorotrifienilmetílics els quals han provat que realment és possible de modular les seves propietats mitjançant el canvi de capacitats donadores dels metalocens, de capacitats acceptores de les unitats radicalàries així com també el canvi del pont. S'han estudiat les propietats magnètiques dels diferents mono- bi- i tri- radicals mitjançant les tècniques d'EPR i SQUID. A partir de les dades obtingudes pels biradicals estudiats, es pot concloure que el pont 1,1'-ferrocenilè actua com a acoblador ferromagnètic entre les dues unitats radicalàries connectades a ell. Quan el ferrocè és substituït amb grups metílics o bé és substituït per un rutenocè, l'acoblament magnètic entre les dues unitats radicalàries desapareix mostrant-se un comportament paramagnètic al llarg de tot el rang de temperatures mesurat. A partir de les dades de susceptibilitat magnètica dels monoradicals s'obtenen valors de magnetització molt alts a temperatura ambient els quals són un indici de la significant contribució orbitàlica de la fracció de Fe (III) per sobre del valor del spin orgànic sol. Aquest resultat suggereix un fenomen de transferència electrònica intramolecular entre el ferrocè i la unitat radicalària. A més a més, per un dels monoradicals sintetitzats, també se n'ha estudiat la isomerització trans - cis tant tèrmica com fotoinduïda mitjançant la tècnica de UV/Vis, ESR spectrosocopy així com també de cromatografia d'HPLC. Aquesta isomerització genera un procés d'autoassemblatge induït tan tèrmica- com fotoquímicament d'un sol sentit i representa un exemple molt interessant d'un sistema fotomagnètic basat en un fenomen supramolecular en el qual una espècie doblet es convertida a una espècie singlet. Aquesta família de radicals policlorotrifenilmetílics units a un ferrocè també presenten un fenomen de transferència electrònica intramolecular del qual se'n pot modular la seva energia fàcilment mitjançant el canvi de substituents de la unitat donadora, acceptora o fins i tot canviant la naturalesa del dissolvent. Mesures d'absorció espectroscòpiques de temps de resolució de pico-segons ens han permès observar i monitoritzar per primera vegada l'espècie de càrregues separades la qual ens confirma per primera vegada el fenomen de transferència electrònica intramolecular fotoinduït. També ha estat descrit per primera vegada un nou exemple de tautomerisme de valència que combina un radical orgànic com a grup acceptor i un ferrocè com a grup donador. Finalment, també s'ha comprovat que els radicals policlorotrifenilmetílics constitueixen un sèrie de compostos de capa electrònica oberta molt atractiva que combina elevades respostes d'ONL amb bones estabilitats químiques, tèrmiques i foto-òptiques, gràcies al seu caràcter octupolar. Els sistemes de ferrocens connectats a unitats radicalàries policlorotrifenilmetíliques també exhibeixen intenses respostes d'ONL les quals poden ser modulades mitjançant el canvi de capacitat donadora del metal.locè o accpetora del radical. / This thesis as part of a general effort aimed at extending the range of molecular materials combining two properties in the same molecule, has developed the synthesis and characterization of new series of metallocene (ferrocene and ruthenocene) based polychlorotriphenylmethyl mono, bi- and tri- radicals proving that it is possible their tuning by changing the donor ability of the metallocene unit, the acceptor ability of the radical unit and the nature of the bridge. The magnetic properties of different mono, bi and tri radicals have been studied by EPR and SQUID. From the magnetic data of the biradicals studied, it is conclude that the 1,1'-ferrocenylene bridge acts as a ferromagnetic coupler between the two radical units connected to it. When the ferrocene unit is substitute with methyl groups or it is changed for a ruthenocene unit, the magnetic exchange vanishes showing a paramagnetic behaviour in all the temperature range. From the magnetic susceptibility data for the monoradicals an outsized values of magnetization at room temperature is observed, which it is an indication of significant orbital contributions of the Fe(III) fraction over the spin value. This result suggests a temperature dependent intramolecular electron transfer phenomenon between the ferrocene and the radical unit. In addition, the thermal and photoinduced trans to cis isomerization of one of the monoradicals has been monitored by UV/Vis and ESR spectrosocopy and also followed by HPLC chromatography. This one-way thermal and photoinduced self-assembly process represents an interesting example of a photomagnetic system based on a supramolecular phenomenon in which a doublet species is converted into a singlet one. Such ferrocene-polychlorotriphenylmethyl radicals present intramolecular electron transfer phenomenon which energy can be easily tuned by changing the substitutents of the donor or acceptor units or even the nature of the solvent. Picosecond time resolved absorption spectroscopy measurements allow us observing and monitoring for the first time the charge separation state that confirms the photoinduced electron transfer phenomena. It has also been described for the first time a novel valence tautomeric example combining an organic radical as acceptor unit and a ferrocene unit as the donor group.Finally, it has been proved that polychlorotriphenylmethyl radicals constitute a very attractive open-shell series that combines both a high NLO response and good chemical, thermal, and photo-optical stabilities, thanks to their octupolar character. Ferrocene based polychlorotriphenylmethyl radicals systems also exhibits intense NLO responses that can be modulated at will simply tuning the donor and acceptor capabilities of the ferrocene and radical units.

A día de hoy, la nanotecnología es considerada por muchos como uno de los campos de investigación más importantes de la próxima década, ya que ésta tendrá un gran impacto dentro de los campos de la biología, farmacología y medicina. En particular, la medicina se aprovechará de la generación de nuevos vehículos de transporte de moléculas activas de tamaño nanométrico para el diagnostico y tratamiento de muchas enfermedades. Concretamente, vesículas, nanopartículas y mícelas constituidas por materiales inteligentes están siendo actualmente estudiadas para la liberación controlada de compuesto tóxicos, poco solubles en agua o agentes de contraste en sistemas biológicos. Los requerimientos necesarios para el transporte y seguridad de estos nanovehículos en el torrente sanguíneo serán que presenten una buena estabilidad química y mecánica, biocompatibilidad y biodegradabilidad.Por tanto, el desarrollo de metodologías reproducibles, eficientes, benignas con el medio ambiente y fáciles de escalar para la producción de materiales moleculares nanoparticulados uniformes en tamaño y morfología será de gran interés industrial, ya que sus propiedades farmacológicas están directamente relacionadas con su estructura. Las metodologías basadas en disolventes líquidos convencionales han mostrado tener muchos problemas relacionados con su escalado, tiempos de procesado, reproducibilidad, número de etapas de procesado, consumo energético y un control limitado sobre las características del material particulado final. Estas desventajas son originadas principalmente como consecuencia de que los procesos basados en disolventes líquidos están gobernados por cambios de temperatura y composición (descensos de temperatura, evaporación de disolventes, adición de sales, etc.), los cuales siempre se transmiten de forma lenta y poco homogénea en un medio líquido. Recientemente, los procesos basados en fluidos comprimidos (FCs) han ganado una creciente atención como medio disolvente alternativo, ya que son capaces de resolver algunas de las limitaciones relativas a los disolventes convencionales, ofreciendo ventajas adicionales sobre el producto final. Esta mejora es debida principalmente a que el poder disolvente de los FCs -en estado líquido o supercrítico- puede ser gobernado por cambios de presión, los cuales se propagan de forma mucho más rápida y uniformemente que los cambios de temperatura y composición. Por tanto, los FCs permiten un mayor control sobre las características del material final (tamaño, distribución de tamaños, porosidad, naturaleza polimórfica, morfología, etc.) que los disolventes orgánicos convencionales. De hecho, a menudo el procesado con FCs ha conducido a la obtención de materiales con características fisicoquímicas únicas, inalcanzables por metodologías convencionales de procesado. Por tanto, el objetivo de esta Tesis Doctoral es el desarrollo de nuevas metodologías que empleen fluidos comprimidos como disolvente, para la preparación de materiales moleculares nanoparticulados uniformes. La primera parte de esta Tesis esta relacionada con el desarrollo del proceso DELOS-SUSP para la preparación de sistemas dispersos micro- y nanoparticulados. El proceso DELOS-SUSP ha mostrado ser eficiente para la preparación de suspensiones con tamaños de partícula microscópicos de diferentes compuestos activos, tales como el colesterol, el "solvent blue 35" e ibuprofeno, y de pequeñas vesículas unilamelares (más conocidas como SUVs) de tamaño nanoscópico, de morfología uniforme y muy estables en el tiempo, inalcanzables por metodologías convencionales de preparación. La influencia de los parámetros de operación que gobiernan el proceso DELOS-SUSP sobre las características fisicoquímicas de los sistemas dispersos obtenidos también ha sido analizada. La segunda parte de esta tesis está centrada en la preparación de microemulsiones estables empleando disolventes expandidos con CO2 y su potencial utilización como medio para llevar a cabo precipitaciones confinadas. Basándose en este concepto, una nueva metodología ha sido desarrollada para la preparación directa de materiales submicro- y nanoparticulados. Este nuevo proceso, al cual se ha denominado PIWASP (Pressure Induced Water Anti-Solvent Precipitation), ha sido utilizado para la preparación de nanopartículas de ibuprofeno esféricas muy uniformes tanto en tamaño como en morfología, y con un elevado grado de cristalinidad inalcanzables, a día de hoy, mediante otros métodos de cristalización basados en disolventes líquidos. / Nanotechnology is believed by many to be one of the most important scientific topics of the next decade with a huge impact on biology, pharmacology and medicine. In particular, medicine with its reliance on safe, potent, user-friendly, and target-specific therapies for important diseases such as cancer, infections or autoimmune disorders will profit from nanometer-sized devices for diagnostic and therapeutic applications. Specifically, vesicles, injectable nanometer-sized particles and micelles made of advanced materials are currently under investigation for targeted delivery of toxic or water-insoluble drugs or contract agents in biological systems. Necessary key elements for a secure and directed transport of such nanocarriers in the bloodstream are high chemical and mechanical stability, good biocompatibility and biodegradability, specific targeting and clearance properties, and most of all defined functionality. Therefore, the development of reproducible, efficient, environmentally friendly and easy to scale-up methodologies for the production of nanoparticulate molecular materials with controlled size and supramolecular organization is of great industrial interest, since their pharmacological features are related to their nanostructure. Conventional solvent-based methodologies have many problems associated to process scaling up, process-steps, reproducibility, processing times, consumption of energy, and limited control of particle characteristics over the final particulate material. Such drawbacks are originated because these solvent-based processes are driven by temperature and/or composition changes (temperature decrease, solvent evaporation, addition of salts, etc.), which are always slowly and non-homogeneously transmitted in liquid media.Processes based on compressed fluids (CFs) have gained increasing attention as alternative solvent media because they overcome some of the limitations related to the traditional methods, offering alternative advantages of the final product. Thus, the solvation power of CFs in their liquid or supercritical state can be tuned by pressure changes, which propagate much more quickly and uniformly than temperature and solvent composition changes. Therefore, CFs allow a much greater control and tuning of the structural characteristics of the final material (size, size distribution, porosity, polymorphic nature, morphology, etc.) than with conventional organic solvents. Indeed, processing with CFs often leads to materials with unique physicochemical characteristics, unattainable by conventional processing methodologies.Therefore, the aim of this Doctoral Thesis is the development of new methodologies using supercritical fluids as solvent, for the preparation of uniform nanoparticulate molecular materials. The first part deals with the development of the DELOS-SUSP process for the preparation of micro- and nanoparticulate dispersed systems. DELOS-SUSP process has shown to be efficient for the preparation of microscopic suspensions of different actives, such as cholesterol, "solvent blue 35" and ibuprofen, and small unilamellar vesicles (SUVs) with nanoscopic size, uniform shape and stability, unachievable by conventional procedures. The influence of the DELOS-SUSP operational parameters on the physicochemical characteristics of the obtained dispersed systems has been also deeply studied. The second part of this Thesis is focused on the preparation of stable microemulsions using CO2-expanded solvents and their use for the realization of confined precipitations. On the basis of this concept, a new method has been developed for the straightforward preparation of submicro- and nanoparticulate materials. This new process named PIWASP (Pressure Induced Water Anti-Solvent Precipitation) has been used for the preparation of uniform spherical nanosized ibuprofen particles with a high crystalline grade unachievable nowadays by conventional crystallization methods using liquid solutions.

En aquest treball s'ha dut a terme la síntesi i la caracterització química de varis complexos de doble capa de ftalocianines de terbi amb l'objectiu d'estudiar les seves propietats magnètiques en una varietat de configuracions. Es va obtenir una serie de compostos amb propietats físico-químiques distintes, com les d'autoassemblatje en superfície, d'activitat redox o de propietats mesomòrfiques.Las propietats magnètiques dels compostos sintetitzats varen ser caracteritzades via SQUID, dicroisme circular magnètic (MCD) y dicroisme circular magnètic de rajos-X (XMCD), en una varietat d'estats sòlids congelats, en submonocapes sobre grafit i en dissolució en varis estats d'oxidació.En general, es va observar que el comportament d'imant unimolecular (SMM) d'aquests compostos està qualitativament afectat por el estat d'oxidació de la molècula i la superestructura en la que estan integrats,produeixen canvis en la temperatura de bloqueig i en la forma de les histèresis de magnetització. Non obstant, es va constatar que el comportament d'imant unimolecular d'aquest complexos és molt robust ja que ni la substitució química de les ftalocianines, la hibridació amb una superfície de grafit, la oxidació o reducció del sistema o la morfologia del estat sòlid de les mostres va poder destruir aquesta propietat. / En este trabajo se ha llevado a cabo la síntesis y la caracterización química de varios complejos de doble capa de ftalocianinas de terbio con el propósito de estudiar las propiedades magnéticas de estos complejos en una variedad de configuraciones. Se obtuvo una serie de compuestos con propiedades físico-químicas distintas, como las de autoensamblaje en superficie, de actividad redox o de propiedades mesomórficas.Las propiedades magnéticas de los compuestos sintetizados fueron entonces caracterizadas vía SQUID, dicroísmo circular magnético (MCD) y dicroísmo circular magnético de rayos-X (XMCD), en una variedad de estados sólidos congelados, en submonocapas sobre grafito y en disolución en varios estados de oxidación.En general, se observó que el comportamiento de imán unimolecular (SMM) de estos compuestos está cualitativamente afectado por el estado de oxidación de la molécula y la superestructura en la que están integrados, produciendo cambios en la temperatura de bloqueo y en la forma de las hysteresis de magnetización. Non obstante, se constató que el comportamiento de imán unimolecular de estos complejos es muy robusto ya que ni la substitución química de las ftalocianinas, la hibridación con una superficie de grafito, la oxidación o reducción del sistema o la morfología del estado sólido de las muestras pudo destruir está propiedad.

La eficacia, la equidad y la eficiencia de las políticas ambientales orientadas a la sostenibilidad dependen en gran medida del modelo subyacente de comportamiento individual. Sólo un modelo fundado empíricamente en la acción y motivación individuales puede garantizar el diseño de políticas y acuerdos ambientales efectivos. La teoría dominante en política medioambiental se basa en el modelo económico estándar racional (neoclásico), de comportamiento egoísta y preferencias estables. Esto tiende a favorecer a los instrumentos políticos que tratan de influir en el comportamiento a través de señales de precios. Más recientemente, la economía conductual ha generado evidencia experimental considerable de que el comportamiento individual se desvía de la plena racionalidad y el puro interés propio. Esta Tesis tiene en cuenta la racionalidad limitada y las interacciones sociales para identificar instrumentos de política ambiental adecuados. Contiene cinco ensayos que investigan las aplicaciones de modelos alternativos de comportamiento para mejorar o modificar ideas dentro de la economía ambiental y la teoría de la política pública. La Tesis combina modelos teóricoanalíticos e investigación económica experimental para estudiar las preferencias individuales y fundamentar el diseño de políticas. El primer ensayo ofrece una extensa revisión crítica de la economía conductual y su aplicación al comportamiento de relevancia medioambiental, y concluye que asumir la existencia de anomalías sistemáticas en las decisiones y preferencias sociales proporciona un punto de partida para una política ambiental eficaz. El segundo ensayo presenta un análisis teórico-formal del papel de la publicidad en el consumo impulsado por cuestiones de estatus y normas sociales, con graves impactos ambientales. Esto se refleja mediante la formulación de un modelo económico-comportamental con una función de utilidad que formaliza la idea de Veblen del consumo conspicuo. Por lo tanto, el modelo combina externalidades ambientales y de consumo, y muestra qué paquete particular de políticas es necesario para restaurar el bienestar social óptimo. El tercer ensayo investiga motivos no pecuniarios importantes para el comportamiento sostenible que los modelos estándar desatienden. Se llevaron a cabo experimentos de campo, cuyos resultados evidencian la relevancia de los motivos sociales en el comportamiento sostenible. El cuarto ensayo explora el impacto de la racionalidad limitada y de las preferencias sociales en las percepciones de los grupos de interés (stakeholders) acerca de las pérdidas y ganancias y de las dinámicas de negociación que se dan en las negociaciones internacionales sobre cambio climático. Ideas principales de la economía conductual son sistemáticamente aplicadas para explicar y predecir cómo los distintos tipos de actores (ciudadanos, expertos, negociadores, políticos, grupos de interés) actuarán en las negociaciones climáticas. El quinto ensayo utiliza un experimento de laboratorio para evaluar las preferencias o contribuciones en la reducción de emisiones bajo diferentes escenarios ─ gradual y abrupto ─ de desastres naturales debidos al cambio climático. En conclusión, la presente Tesis muestra que la economía conductual y experimental proporcionan una base muy sólida para el estudio de comportamientos individuales ambientalmente relevantes y la toma de decisiones públicas, con el objetivo de diseñar una política y acuerdos ambientales más efectivos. / The effectiveness, equity and efficiency of environmental policies depend very much on the underlying model of individual behavior. Only an empirically founded model of individual action and motivation can guarantee the design of adequate environmental policies and environmental agreements. The dominant theory of environmental policy is based on the standard (neoclassical) economic model of rational, self-interested behavior and stable preferences. This tends to favor policy instruments that attempt to influence behavior through price signals. More recently, behavioral economics has generated considerable experimental evidence that individual behavior deviates from full rationality and pure self-interest. This thesis attempts to take into account bounded rationality and social interactions to identify suitable environmental policy instruments. It contains five essays that investigate applications of alternative models of behavior to refine or alter insights within environmental economics and public policy theory. The thesis combines theoretical-analytical modeling and experimental economic research to study individual preferences and inform policy design. The first essay offers an extensive and critical review of behavioral economics and its application to environmentally relevant behavior and concludes that assuming systematic decision anomalies and social preferences provides an improved starting point for effective environmental policy. The second essay presents a formal-theoretical analysis of the role of advertising in status- and norm-driven consumption with serious environmental impacts. This is captured by formulating a behavioral-economic model with a utility function that formalizes Veblen’s idea of conspicuous consumption. The model combines therefore environmental and consumption externalities and shows which particular policy package is needed to restore optimal social welfare. The third essay investigates important non-pecuniary motives for sustainability behavior that standard models neglect. Framed field experiments of recycling are carried out, the results of which provide evidence for the relevance of social motives for sustainable behavior. The fourth essay explores the impact of bounded rationality and social preferences on stakeholder perceptions of gains and losses and bargaining dynamics in international climate negotiations. Main insights of behavioral economics are systematically applied to explain and predict how various types of stakeholders (citizens, experts, negotiators, politicians, interest groups) will act in climate negotiations. The fifth essay uses a laboratory experiment to assess preferences for, or contributions to, emissions reduction under different – gradual and abrupt – scenarios of natural disasters due to climate change. In conclusion, the present thesis shows that behavioral and experimental economics provide a powerful framework to study individual environmentally-relevant behavior and public decision-making. In addition, various new insights are generated about the preparation and design of environmental agreements and policy.

The present study bridges the field of happiness economics with the economics of climate change, based on two research questions. One is related to the effects of (extreme) climate events on individual happiness and their qualitative measurement. The empirical method to analyze this relation includes the identification of proxies of extreme climate events and studying their relationships with well-being for the impacted population. Here floods, and to some extent forest fires, are taken as an approximation of extreme climate events. The second research question concerns the way happiness studies can inform climate policy and how stringent climate policy would affect well-being. Assuming that effective climate abatement implies a reduction in the rate of economic (income) growth and carbon intensive consumption, I look at how income decline influences subjective well-being in the context of the economic crisis in Spain. To explore the happiness effect of a wider range of climate change mitigation strategies, including ones which are not solely policy-oriented, the sharing of goods is also taken as a case of a community-based initiative resulting in a reduction of greenhouse gas emissions.

En matemáticas, la integrabilidad de los campos de vectores polinomiales ha sido objeto de estudio desde hace más de cien años. En 1878, Darboux dio unas condiciones que permiten establecer la existencia de una integral prime- ra para estos campos. La existencia de integrales primeras simplifica mucho el estudio de la dinámica de un sistema diferencial, pero dado un sistema diferencial no es fácil, en general, saber si posee o no integrales primeras. A pesar de los notables progresos que en los últimos años se han obtenido sobre este tema dentro de la teoría de integrabilidad de Darboux, todavía no se ha encontrado una respuesta plenamente satisfactoria. En esta memoria estudiamos aspectos relacionados con la teoría de integrabilidad de Darboux y generalizamos algunos resultados. En particular nos interesan los campos de vectores polinomiales en Rn+1 definidos sobre hipersuperficies regulares algebraicas. En 1979 Jouanolou mostró que si el número de hipersuperficies algebraicas invariantes de un campo vectorial en Rn+1 de grado m es por lo menos (n+m n+1 ) +n+1, entonces el campo vectorial tiene una integral primera racional que se puede calcular utilizando hipersuperficies algebraicas inva- riantes. En el capítulo 2 extendemos este resultado mostrando que el número de hipersuperficies algebraicas invariantes necesarias para garantizar la exis- tencia de una integral primera racional de un campo de vectorial polinomial definido sobre una hipersuperficie de grado d es (n+m n+1 ) ��� (n+m ���d n+1 ) + n. Otro aspecto relacionado con la teoría de integrabilidad de Darboux es el estudio del número máximo de clases de hipersuperficies invariantes que un campo vectorial polinomial puede tener. Para encontrar hipersuperficies algebraicas invariantes utilizamos el concepto de hipersuperficie algebraica extáctica. En el capítulo 3 obtenemos cotas superiores para el número máxi- mo de esferas n-dimensionales invariantes de campos vectoriales polinomiales de Rn+1 en función del grado del campo y teniendo en cuenta la multiplicidad de las esferas invariantes. En el capítulo 4 estudiamos los campos vectoriales polinomiales de R3 definidos sobre una cuádrica y obtenemos las cotas supe- riores para el número máximo de cónicas invariantes que uno de estos campos puede tener en función de su grado y que vivan sobre planos invariantes. Pa- ra esto extendemos la noción de multiplicidad de una superficie algebraica invariante. Además, probamos si estas cotas pueden ser alcanzadas o no. En los capítulos 5 y 6 estudiamos sistemas cuadráticos. El estudio de esta clase de sistemas diferenciales no es trivial y se han publicado más de mil artículos sobre ellos. En el capítulo 5 estudiamos sistemas cuadráticos con una silla integrable. Recientemente este tipo de sillas han sido estudiadas por varios autores. Artés, Llibre y Vulpe caracterizaron los retratos de fase de todos los sistemas cuadráticos con una silla integrable pero no encontra- ron sus integrales primeras. Nosotros obtenemos las expresiones explícitas para las integrales primeras Liouvillianas de estos sistemas cuadráticos. En el capítulo 6 estudiamos los sistemas cuadráticos Lotka-Volterra que poseen un invariante Darboux. Cuando no podemos calcular una integral primera de un sistema diferencial es útil determinar si el sistema tiene un invariante Darboux. Nosotros caracterizamos los retratos de fase globales en el disco de Poincaré de todos los sistemas cuadráticos Lotka-Volterra que poseen un invariante Darboux. / In mathematics, the integrability of polynomial vector fields has been studied for more than one hundred years. In 1878, Darboux provided conditions to establish the existence of first integrals for these fields. The existence of first integrals simplifies the study of the dynamics of a differential system, but given a differential system it is not easy, in general, to know whether or not it has first integrals. Despite the remarkable progress that in recent years have been obtained in the Darboux theory of integrability, this question has not yet a satisfactory answer. We study aspects related to the Darboux theory of integrability and we generalize some results. In particular we are interested in polynomial vector fields in Rn+1 defined on regular algebraic hypersurfaces. In 1979 Jouanolou showed that if the number of invariant algebraic hypersurfaces of a vector field in Rn+1 of degree m is at least (n+m n+1 ) + n + 1, then the vector field has a rational first integral that can be calculated using invariant algebraic hypersurfaces. In chapter 2 we extend this result by showing that the number of invariant algebraic hypersurfaces to ensure the existence of a rational first integral of a polynomial vector field defined on a regular algebraic hypersurface of degree d is (n+m n+1 ) �� (n+m ��d n+1 ) + n. Other aspect related to the Darboux integrability theory is the study of the maximum number of classes of invariant hypersurfaces that a polynomial vector field can have. In order to find invariant algebraic hypersurfaces we use the concept of extactic algebraic hypersurface. In chapter 3 we obtain upper bounds for the maximum number of invariant n-dimensional spheres of polynomial vector fields in Rn+1 in function of the degree of the field and taking into account the multiplicity of the invariant spheres. In chapter 4 we study the polynomial vector fields of R3 defined on a quadric and we obtain upper bounds for the maximum number of invariant conics that one of these fields can have in terms of their degree and living on invariant planes. To do this we extend the notion of multiplicity of an invariant algebraic surface. Moreover, we show whether these bounds can be reached or not. In chapters 5 and 6 we study quadratic differential systems. The study of this class of differential systems is not trivial and have been published more than one thousand papers about them. In chapter 5 we study quadratic systems with an integrable saddle. Recently these saddles have been studied by several authors. Artes, Llibre and Vulpe characterized the phase portraits of all quadratic systems having an integrable saddle, but they did not provide their first integrals. We obtain explicit expressions for the Liouvillian first integrals of these systems. In chapter 6 we study the Lotka-Volterra quadratic systems having a Darboux invariant. When we cannot calculate a first integral of a differential system is useful to determine if the system has a Darboux invariant. We characterize the global phase portraits in the Poincaré disc of all quadratic Lotka-Volterra systems possessing a Darboux invariant.

En las últimas décadas, la comunidad internacional ha realizado un esfuerzo considerable en el campo de las ciencias y la política para contrarrestar la degradación y la pérdida de la diversidad biológica y de los servicios de los ecosistemas. Sin embargo, a pesar de estos esfuerzos, la diversidad biológica y los servicios ecosistémicos siguen degradándose y perdiéndose a un ritmo alarmante. Esta tesis se centra en la necesidad de mejorar las interrelaciones entre la ciencia y la política como un elemento crucial de la reforma institucional necesaria para hacer frente al estancamiento actual en que se encuentra la gobernanza sobre la biodiversidad y los servicios del ecosistema. La interacción ciencia-políticas es fundamental en el desarrollo de la administración medioambiental. Sin embargo, esta interacción se enfrenta a un reto creciente debido a la complejidad sin precedentes de los problemas actuales. La creciente conciencia de la importancia de las interrelaciones entre ciencia y políticas como elementos clave de la gobernanza medioambiental ha desencadenado una serie de reflexiones y debates relativos al diseño de unas relaciones entre ciencia y políticas más eficaces en los campos ya mencionados de la biodiversidad y de los servicios del ecosistema. Sin embargo, prevalecen diferencias significativas en la comprensión de lo que son y cómo funcionan estas relaciones, dónde y por qué fallan en la actualidad, y qué sería necesario hacer para mejorarlas. Esta divergencia obstaculiza las oportunidades de llevar a cabo las necesarias reformas institucionales de forma sustancial. En este contexto, los objetivos de esta tesis han sido (i) elaborar un marco teórico coherente de las relaciones ciencia-políticas que sea útil para el diseño y gestión de las mismas, (ii) analizar las deficiencias de las relaciones ciencia-políticas actuales en cuanto a la gobernanza de la biodiversidad y de los servicios del ecosistema, y (iii) explorar las necesidades y opciones que serían idóneas para mejorarlas permitiendo una gestión más eficaz de la biodiversidad y servicios ecosistémicos. Para alcanzar estos objetivos, la tesis se basa en el examen intensivo de tres casos prácticos que cubren la evaluación crítica de (i) el uso de la participación como un concepto importante en las relaciones ciencia-políticas en la gobernanza de la biodiversidad europea, en particular en lo que respecta a la Directiva sobre hábitats y aves (Birds and Habitats Directive), (ii) el papel del Órgano subsidiario de asesoramiento científico, técnico y tecnológico (OSACTT) como interfaz entre ciencia y política en la Convención sobre diversidad biológica, y (iii) el debate en torno a la plataforma intergubernamental cienciapolíticas que se establecerá ahora sobre biodiversidad y servicios de los ecosistemas (IPBES, por sus siglas en inglés). Los principales métodos de investigación aplicados son la observación mediante la participación en una amplia gama de acontecimientos y actividades pertinentes, y el análisis crítico del discurso de una gran cantidad de textos, debates y entrevistas relacionados con el objeto de la tesis. En ésta se describen las relaciones entre políticas y ciencia en términos institucionales, como una combinación de modelos cognitivos, estructuras normativas y derechos, normas y procedimientos que definen y promueven las prácticas sociales que relacionan ciencia y políticas, que asignan funciones a científicos, legisladores y otras partes interesadas y con conocimiento de estos temas, y que guían sus interacciones de acuerdo con determinados principios y objetivos. Se ha identificado una serie de desajustes críticos, lagunas y otras deficiencias junto con tres cambios retóricos importantes que han surgido en respuesta a dichas deficiencias. Lo que se requiere es la necesidad de (i) un cambio de una perspectiva global, de carácter universal, a una organización más flexible y policéntrica del establecimiento de políticas, (ii) un cambio de un modelo lineal dedicado a la resolución de problemas concretos a un enfoque más integrado, no lineal, de la ciencia para el desarrollo de políticas, y (iii) el cambio de un enfoque conservacionista y orientado a los resultados hacia uno más antropocéntrico y centrado en los factores causales en la gobernanza de la biodiversidad. En base a estas necesidades, lo que aquí se sugiere es el establecimiento de una red discursiva, dinámica y policéntrica de relaciones entre ciencia y políticas que abarque distintas regiones, sectores y escalas. Esta es una opción sobre la que actualmente se discuten la mayoría de sus elementos, está firmemente arraigada en las decisiones tomadas por la comunidad internacional o que podría basarse en procesos y programas que ya existen. / Over the past decades the international community has engaged in considerable efforts in science and politics to encounter the degradation and loss of biological diversity and ecosystem services. Yet, despite these efforts, biological diversity and ecosystem services continue to be degraded and lost at alarming rates. This thesis focuses on the need for improved interrelations between science and policy as a crucial element of institutional reform necessary to address the current impasse of biodiversity and ecosystem services governance. Science-­‐policy interfaces are critical forces in shaping the development of environmental governance. But their interactions are increasingly challenged by the complexity of today’s problems in unprecedented ways. Growing awareness of the importance of science-­‐policy interfaces as key elements of environmental governance has triggered a range of reflections and debate regarding the design of more effective science-­‐policy interfaces also in biodiversity and ecosystem services governance. However, significant differences prevail in understanding what science-­‐policy interfaces are and how they work, where and why they currently fail, and what would be needed to improve them. This divergence is impeding the opportunities to substantively engage with the necessary institutional reforms. In this context, the objectives of this thesis have been (i) to further develop a coherent theoretical framework of science-­‐policy interfaces that is useful for the design and management of science-­‐policy interfaces; (ii) to analyse shortcomings of a range of existing science-­‐policy interfaces in biodiversity and ecosystem services governance; and (iii) to explore needs and options that would be suitable to improve them allowing for a more effective governance of biodiversity and ecosystem services. To reach these objectives, the thesis builds on the intensive examination of three case studies that cover critical assessment of (i) the use of participation as an important concept in science-­‐policy interfaces in European biodiversity governance, in particular as regards the Birds and Habitats Directive; (ii) the role the Subsidiary Body on Scientific, Technical and Technological Advice (SBSTTA) as science-­‐policy interface to the Convention on Biological Diversity; and (iii) the debate related to the now-­‐to-­‐be established Intergovernmental science-­‐policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services (IPBES). The principle research methods applied are participant observation at a broad range of relevant events and activities, and critical discourse analysis of a wealth of related texts, discussions and interviews. The thesis describes science-­‐policy interfaces in institutional terms, as a combination of cognitive models, normative structures and rights, rules and procedures that define and enable social practices interrelating science and policy, assign roles to scientists, policy-­‐makers and other relevant stake-­‐ and knowledge-­‐ holders, and guide their interactions according to given principles and purposes. A set of critical mismatches, gaps and other shortcomings has been identified together with three major rhetorical shifts that have emerged in response. What is called for is the need to (i) a shift from universal globalocentric towards a more flexible polycentric understanding of policy making; (ii) a shift from a puzzle-­‐solving linear model towards a more integrated non-­‐linear approach of science for policy; and (iii) a shift from a conservationist and outcome-­‐oriented towards a more anthropocentric and driver/pressure-­‐oriented approach to biodiversity governance. Based on these needs, what is suggested here is a discursive, dynamic and polycentric network of science-­‐policy interfaces reaching across regions, sectors and scales – an option of which most elements are either currently being discussed, are firmly rooted in decisions taken by the international community or could build on processes and programmes that are already in place.