La investigación en nuevos óxidos de materiales con alta conductividad mixta iónica y electrónica (MIEC) es de gran importancia con el fin de conseguir un mejor rendimiento en una amplia gama de dispositivos que tienen considerable potencial en la conversión electroquímica de energía de forma limpia y baja en carbono. En el caso de celdas de combustible de óxido sólido (SOFC), a fin de reducir la temperatura de trabajo a rangos intermedios (500-750°C), se necesitan cátodos más activos. Estudios recientes han puesto de manifiesto el gran potencial del GdBaCo2O5+δ (GBCO) como cátodo en SOFC, con una conductividad electrónica alta por encima de la temperatura de transición metal-aislante, sobresalientes propiedades de transporte de oxígeno y un alto intercambio en superficie, así como una excelente estabilidad estructural y electroquímica. Sin embargo, hasta la fecha hay poca información sobre la conductividad iónica intrínseca de este compuesto. Para permitir la medición de las propiedades intrínsecas de transporte electrónico y en particular iónico, el mayor desafío es sintetizar muestras densas, continuas o idealmente capas epitaxiales de GBCO. El objetivo de este trabajo es obtener capas epitaxiales de GBCO crecidas mediante la técnica PLD con el fin de investigar sus propiedades anisotrópicas intrínsecas para aplicaciones en SOFC. Esta investigación involucro el sinterizado de los blancos y el proceso de deposición del material. Las películas obtenidas fueron caracterizadas cristalográfica, composiciónal, morfológica y microestructuralmente. Por último, las propiedades eléctricas, de difusión de oxígeno e intercambio de oxígeno en superficie fueron estudiadas mediante medidas de impedancia electroquímica e intercambio isotópico a través de perfiles de profundidad (IEDP) usando espectrometría de masas de iones secundarios (SIMS). Después de un largo proceso de optimización, se obtuvieron películas epitaxiales de GBCO de alta calidad cristalina. La naturaleza del proceso de ablación del blanco estequiométrico de GBCO genera una desviación en la composición de las películas que básicamente consiste en un déficit de Co. Esta desviación de la composición induce la aparición de defectos de apilamiento con planos suplementarios de GdO sin afectar a la disposición general epitaxial de las películas. A pesar de los cambios observados en la orientación de las película con el eje c \\ (paralelo) a c⊥ (perpendicular) al sustrato con el aumento de la temperatura de deposición, la conductividad electrónica de las capas parece estar más correlacionada con la composición catiónica de las misma. Por lo tanto, cuanto mayor sea la desviación de la composición estequiométrica ideal, menor será la conductividad. Este efecto se ha atribuido principalmente a los defectos planares que impiden la consecución de un orden de largo alcance en la estructura. A pesar de la presencia de defectos, las conductividades en nuestras películas alcanza valores tan altos como 800 S/cm a temperaturas entre 300 y 400ºC. Lo cual hace considerar al GBCO muy prometedor para su aplicación como cátodos en SOFC de temperatura intermedia. También se demuestra que la elección apropiada sustrato permite crecer películas ya sea con orientación c⊥ o c \\ al sustrato. Esto ha permitido la exploración de la potencial anisotropía en el transporte de oxígeno y se demuestra que efectivamente, la difusión de oxígeno a bajas temperaturas es casi un orden de magnitud mayor a lo largo del eje a en comparación con el eje c. Esto se ha relacionado con la disposición de vacantes de oxígeno preferentemente en los planos GdO formando canales a lo largo del eje a, y por lo tanto proporcionando una ruta para la migración del oxígeno. Sin embargo, no se observó influencia de la anisotropía en el intercambio de oxígeno en superficie. / Research on new oxide materials with both high mixed ionic and electronic conductivity (MIEC) is of great importance in order to achieve optimum performance in a wide range of devices that have considerable potential for clean, low carbon, electrochemical energy conversion. In the case of solid oxide fuel cells (SOFCs), in order to reduce the working temperature to the intermediate range (500-750ºC), more active cathode materials are needed. Previous studies have highlighted the great potential of GdBaCo2O5+δ (GBCO), as a cathode in SOFC, with a high reported electronic conductivity above the metal-insulator transition temperature, outstanding oxygen transport properties and enhanced surface exchange, as well as excellent stability for both structural and electrochemical performance. However, to date there is an absence of information about intrinsic ionic conductivity of this GBCO compound. To enable measurement of intrinsic electronic and particularly ionic transport properties, the greatest challenge is to synthesize dense, continuous or ideally epitaxial specimens of GBCO. The aim of this work is to achieve well-defined epitaxial GBCO deposited by PLD technique in order to fundamentally investigate their intrinsic anisotropic properties for SOFC applications. This research involved PLD target synthesis and PLD deposition for these materials. The obtained films were evaluated through crystallographic, compositional, surface morphological and microstructural characterization. Finally electrical, oxygen diffusion and surface exchange properties were characterized by Electrochemical impedance and the isotopic exchange depth profile (IEDP) with secondary ion mass spectrometry (SIMS) method. After a long process of optimization, high-quality epitaxial GBCO films mainly consisting of double-perovskite regions were obtained by PLD. The nature of the ablation process from stoichiometric GBCO target generates a deviation in the composition of the films which basically consists in a Co depletion. This composition deviation induces the appearance of characteristic stacking faults with supplementary GdO planes without affecting the overall epitaxial arrangement of the films. Despite the observed changes in the film orientation from c\\ (parallel) to c⊥ (perpendicular) upon deposition temperature increase, the film electronic conductivities seem to be mainly correlated with the cation composition. So, the larger the deviation from stoichiometric ideal composition, the lower the conductivity. This effect has been mainly ascribed to the role of defects in impeding the achievement of a long-range order of the highly conducting Pmmm structure in the films. Despite the presence of defects, the conductivities in our films, which are considered very promising for their application as cathodes in intermediate temperature SOFCs, attain values as high as 800 S/cm at temperatures between 300 and 400ºC. It also demonstrates that the appropriate choice of substrate mismatch allows growing films with either pure c-axis or a-axis orientation. This has allowed exploration of the potential anisotropy in the oxygen transport and has proven that indeed the oxygen diffusion at low temperatures is almost one order of magnitude larger along the a-axis compared to the c-axis. This has been related to the arrangement of oxygen vacancies preferentially in the GdO planes forming channels along the a-axis, and therefore providing a path for oxygen migration. However, no influence of the structure anisotropy was observed in the oxygen surface exchange rates, which were of similar values regardless of the film orientation or measuring geometry.

La presente Tesis Doctoral se centra en el desarrollo de metodologías analíticas de carácter innovador para el estudio de diferentes rutas de regulación genética. Éstas nuevas técnicas de análisis se presentan como una atractiva alternativa para conseguir un diagnóstico y seguimiento de terapia del cáncer más precisos e informativos. Se propone el uso de un nuevo biosensor basado en tecnología nanofotónica como una plataforma ideal para el análisis rápido, directo y altamente sensible de dichas rutas, evitando el uso de marcadores o procesos de amplificación. Diferentes trastornos genéticos y epigenéticos asociados con la aparición y el progreso de cáncer han sido estudiados empleando ácidos nucleicos como marcadores biológicos. Para ello, se han empleado dos tipos de biosensores ópticos: (i) el conocido biosensor basado en Resonancia de Plasmón Superficial (SPR), y (ii) una nueva plataforma nanotecnológica altamente sensible basada en señales interferométricas producidas en guías de onda bimodal (biosensor BiMW). En primer lugar se ha llevado a cabo un estudio en profundidad de diversos procesos de biofuncionalización en ambas plataformas biosensoras. Se han optimizado diferentes procedimientos químicos de funcionalización de superficie de tal forma que aseguren una eficiente inmovilización de oligonucleótidos como elementos de biorreconocimiento. Esto ha permitido la detección de las secuencias diana de forma muy selectiva, ofreciendo la máxima sensibilidad y reproducibilidad posibles, especialmente para el análisis de muestras humanas complejas como son la orina o el suero. Una vez optimizadas las estrategias de biofuncionalización, se han evaluado diferentes rutas de regulación genéticas clínicamente relevantes como son los procesos de splicing alternativo, la regulación de micro-ARNs o los procesos de metilación de ADN. Todas las metodologías desarrolladas han sido evaluadas en términos de selectividad, sensibilidad y reproducibilidad, siendo validadas finalmente con el análisis de muestras reales. Las metodologías desarrolladas eluden inconvenientes críticos a los que se enfrentan normalmente las tecnologías convencionales empleadas para el estudio de estos procesos, ofreciendo protocolos más estandarizados que permiten una detección muy sensible, selectiva y con una mínima manipulación de la muestra. Este trabajo constituye el nacimiento de una nueva línea de investigación en nuestro grupo de investigación y combina nuestro amplio conocimiento en el desarrollo de innovadoras tecnologías biosensoras con nuestra gran experiencia en bioanalítica, ofreciendo finalmente herramientas de análisis muy avanzadas para la evaluación directa y efectiva de rutas de regulación genética como nuevas soluciones en el diagnóstico de cáncer y seguimiento de terapias. / This Doctoral Thesis focuses on the development of innovative biosensor devices as alternative analytical techniques for the evaluation of different gene regulating pathways in order to obtain a more informative and accurate diagnosis and follow-up therapy of cancer. We propose the use of a novel nanophotonic biosensor for a rapid, highly sensitive and direct analysis of these regulating routes without the need of labeling or amplification steps. Different genetic and epigenetic disorders associated with cancer appearance and progression are studied taking advantage of circulating nucleic acids as target biomarkers. For the label-free detection and evaluation of these biomarkers, we have employed two different optical biosensors: (i) the well-known Surface Plasmon Resonance (SPR) biosensor, and (ii) a novel nanotechnology-based interferometric device, the Bimodal Waveguide (BiMW) biosensor. First, an in-depth study of different biofunctionalization strategies on both platforms is presented. Several surface chemistry procedures have been optimized for an efficient immobilization of nucleic acids as biorecognition elements that ensure a highly sensitive target detection with maximum selectivity and reproducibility, especially for the direct analysis of complex human samples such as urine or serum. The optimized strategies were applied for the evaluation of specific and clinically relevant gene regulation pathways, such as RNA alternative splicing events, micro-RNA regulation, or DNA methylation processes. All the developed methodologies have been assessed in terms of selectivity, sensitivity and reproducibility, and in some cases, they have been validated with real samples. The obtained results overcome some of the critical drawbacks of the current methodologies employed for the analysis of such processes and offer standardized protocols for a highly sensitive and selective detection with minimal sample manipulation. The work in this Thesis has opened a new Research line in our Group and combines our wide knowledge in the development of powerful photonic biosensor technology with our bioanalytical expertise in order to offer advanced analytical tools for the direct and effective evaluation of gene regulating pathways as new solutions for cancer diagnosis and follow-up therapy

Tesi realitzada a l'Institut de Diagnòstic Ambiental i Estudis de l'Aigua (IDAEA-CSIC) i a l'Institut de Química Orgànica General (IQOG-CSIC) / The Open Ocean has been recognized as playing a key role on global dynamics of pollutants due to its large coverage of the planet surface, its high degradation potential and its sink and accumulation capacities towards anthropogenic chemicals. Nevertheless, there is a dearth of measurements of contaminants in the Open Ocean lower atmosphere, water column and trophic chain as a result of its remoteness and wide spatial reach. Persistent organic pollutants (POPs) are an important class of chemical contaminants due to their particular characteristics such as persistency, bioaccumulation potential, high toxicity and long range environmental transport capacity. Even though previous studies report their occurrence in the marine environment, the processes and magnitude of their fate, transport and sinks in the Open Ocean remain uncharacterized. In this Thesis two groups of organic contaminants have been selected in order to study POPs dynamics and fate in the oceanic environment. Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) are organic pollutants generated during incomplete combustion of fossil fuels and organic matter, but as well coming from petrogenic and biogenic natural sources. PAHs are semivolatile and highly mobile between the atmosphere and aqueous systems. Perfluoroalkylated substances (PFASs) are anthropogenic halogenated pollutants, recently developed for industrial and consumer goods usage. They are extremely persistent and exhibit higher solubility and lower hydrophobicity than most POPs, which makes them prone to be found in aqueous matrixes. During the Malaspina 2010 circumnavigation cruise across the Atlantic, Pacific and Indian oceans (35°N- 40°S), 64 PAHs were measured in the gas, aerosol, rainwater, dissolved, particulate and plankton matrixes, and 11 PFASs were quantified in dissolved phase at surface and deep chlorophyll maximum depth seawater. Degradation and atmospheric deposition of PAHs was assessed for dry deposition, wet deposition and diffusive air-water exchange, suggesting approaches for their global estimation, and proposing a global budget for PFAS, PAHs, and other semivolatile aromatic-like compounds, and their effect in the carbon global cycle. Dry deposition was obtained by direct measurements on board and parametrized for the whole tropical and subtropical Ocean; wet deposition was quantified from the precipitation rainwater gathered during the cruise; and diffusive exchange was calculated from the measured PAHs concentrations in the gas and dissolved phases, concurrently with the environmental parameters affecting volatilization and absorption (temperature, wind speed, salinity, dissolved organic carbon among others). Moreover, vertical distribution processes and influencing parameters in the surface mixed layer of the water column were assessed for PAHs and PFASs. Processes evaluated for PAHs include the vertical fluxes associated to the organic matter sinking (biological pump), biomass dilution, planktonic degradation, and air-water-particle exchange. For PFASs, the biological pump and eddy diffusive fluxes (based on turbulence eddy diffusion coefficients measured concurrently to the PFASs sampling) were assessed empirically for the first time in literature. The analysis of the complex feedback established between atmospheric depositional fluxes and the diffusive, degradative and biological pumps fluxes in the marine water column at a global scale is also covered. Furthermore, a wide array of understudied environmental parameters are reviewed as plausible factors affecting POPs fate in the Open Ocean, and a proposal of the research directions to follow and missing gaps to be filled is done. Amongst the innovative outcomes of this study, it can be highlighted the comprehensive sampling covering the tropical and subtropical global oceans, and the large amount of experimentally determined processes and influencing factors in order to better understand the global fate of chemical organic pollutants in the Open Ocean. / El Océano Abierto está reconocido como un ambiente clave en la dinámica global de la contaminación debido a que representa un gran porcentaje de la superficie terrestre, su alto potencial de degradación y su capacidad como sumidero de sustancias químicas antropogénicas. En esta Tesis dos grupos de contaminantes orgánicos han sido seleccionados para ilustrar la dinámica de los COP y su destino en el medio ambiente oceánico: los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs) y las sustancias perfluoroalquiladas (PFASs). Durante la campaña de circunnavegación Malaspina 2010 a través de los océanos Atlántico, Pacífico e Índico (35°N- 40°S), se midieron 64 PAHs en las matrices gas, aerosol, agua de lluvia, disuelto, particulado y en el plancton; y 11 PFAS se cuantificaron en la fase disuelta de agua marina superficial y de la profundidad del máximo de clorofila. La degradación y la deposición atmosférica de los PAHs se evaluaron mediante las medidas de deposición seca, deposición húmeda e intercambio difusivo aire-agua, sugiriéndose métodos para su cuantificación global y proponiéndose un cómputo global para estos contaminantes y otros compuestos semivolátiles aromáticos, así como su efecto en el ciclo del carbono. Asimismo, se midieron los procesos de distribución vertical y los parámetros que afectan a las concentraciones de PAHs y PFASs en la capa de mezcla superficial de la columna de agua. Los procesos examinados para PAHs incluyen los flujos verticales asociados con la sedimentación de materia orgánica (bomba biológica), la biodilución, la degradación planctónica, y el equilibrio aire-agua-partícula. Para las PFASs, la bomba biológica y los flujos difusivos turbulentos (basados en medidas de los coeficientes de difusión turbulenta simultáneas con el muestreo de PFASs) fueron medidos empíricamente por primera vez en la literatura. El análisis de los complejos efectos retroactivos establecidos entre los flujos de deposición y los procesos de degradación, difusión y la bomba biológica a escala global también ha sido abordado. De la misma forma, un amplio espectro de parámetros ambientales se ha revisado para dilucidar posibles factores que pudieran afectar al destino de los COP en el Océano Abierto, y se proponen una serie de líneas de investigación y necesidades prioritarias para su futura investigación.

Este trabajo se ha enfocado hacia la obtención, optimización, estudio y caracterización microestructural de cerámicas superconductoras texturadas másicas de REBCO siendo RE; Y, Tm y Xenotima*, así como sus soldaduras. La técnica de crecimiento cristalino empleada ha sido la de solidificación direccional inducida por semilla, Top Seeding Melt Textured Growth (TSMTG). Con el objetivo de mejorar las propiedades microestructurales, físicas y mecánicas se han optimizado las diferentes variables en el crecimiento y la composición por medio del uso de aditivos secundarios (Y211, óxidos de Zr: BaZrO3 y YBa2ZrO5,5, RE, Ag, CeO2). Se han establecido diferentes modelos de crecimiento para muestras texturadas (TSMTG), ya que se ha producido una modificación en los mecanismos de crecimiento generada principalmente por los aditivos secundarios. Por un lado se han producido espectaculares procesos de arrastre/atrapamiento de partículas en los monodominios superconductores generados por la presencia de óxidos de Zr. Hecho que ha permitido obtener novedosas muestras de referencia (monodominios texturados maclados superconductores de YBCO libres de inclusiones de Y211 y de características comparables a un monocristal). Por medio de la adición de Ag a los materiales TSMTG con óxidos de Zr se han mejorado las propiedades mecánicas y superconductoras de estas muestras de referencia, al disminuir la densidad y propagación de grietas. De nuevo se ha obtenido una nueva muestra de referencia con inclusiones de partículas de Ag con una morfología elongada casi cilíndrica pero libre de inclusiones (Y211 y óxidos de Zr). Por otro lado se ha producido una espectacular redistribución iónica entre partículas atrapadas y la matriz superconductora en muestras REBCO texturado siendo RE: Tm y Xenotima. Generándose, de nuevo, novedosas muestras de referencia. Finalmente debido a la demanda de materiales texturados monodominio de grandes dimensiones y geometrías diversas que tengan una densidad de corriente crítica (Jc) elevada, buenas propiedades superconductoras y también mecánicas se han realizado innovadores procesos de uniones superconductoras complejas utilizando compuestos (TmBCO, compuestos de plata (YBCO/Ag (TSMTG) e YBCO/AG policristalino) como agentes soldantes puesto que su punto de fusión es inferior al del material REBCO. Ello ha permitido establecer un nuevo proceso de soldadura que permite obtener morfologías complejas. *Xenotima es una mezcla natural de tierras raras obtenida de Brasil. El contenido típico de esta mezcla natural es (% mol): 54% Y2O3, 14% Yb2O3, 11% Lu2O3, 10% Re2O3, 7% Dy2O3, 2% Tm2O3, 2% Ho2O3. / This research work has been focused on obtaining Superconducting Melt Textured Composites REBCO being RE; Y, Tm and Xenotime*, growth process optimization and microstructural characterization has been analyzed and a new welding procedure has been developed leading to high quality joints. The crystal growth technique used has been Top Seeding Melt Textured Growth (TSMTG). In order to improve the microstructural, physical and mechanical properties has been optimized the different growth parameters and the initial composition of the precursor mixture by adding secondary additives (Y211, Zr-oxide: BaZrO3 and YBa2ZrO5,5, RE, Ag, CeO2). Different growth models for Melt Textured samples (TSMTG) have been established because it has been a change in growth mechanisms mainly generated by secondary additives. MTG YBCO composites free of Y211 precipitates homogeneously distributed within the matrix have been prepared by the addition of a Zr-oxide. This addition generates a spectacular drag effect/trapping of particles in the growth front. Has allowed obtain a novel reference samples (twinned superconductors MTG YBCO single domains free of Y211 inclusions and comparable to a single crystal characteristics). Through the addition of Ag to TSMTG Zr-oxides materials, mechanical and superconducting properties of these reference samples have been improved with decreasing density and crack propagation. Again a new reference sample with inclusions of Ag particles with an elongated cylindrical morphology but free of inclusions (Y211 and Zr-oxides) has been obtained. On the other hand there has been an important ionic redistribution, trapped particles in a superconducting matrix of MTG REBCO being RE: Tm and Xenotime. Generating, again, a novel reference sample. Finally due to the demand of large textured single domain materials with diverse geometries having high critical current density (Jc), good mechanical and superconducting properties have been made innovative processes of complex junctions using superconducting compounds (TmBCO, silver compounds (YBCO / Ag (TSMTG) and YBCO / polycrystalline Ag) as welding agents since its melting point smaller than the REBCO material. This has enabled a new welding process for obtaining complex morphology. * Xenotime is a natural mixture of rare earth from Brazilian origin. The typical content of this natural mixture is (mol %): 54% Y2O3, 14% Yb2O3, 11% Lu2O3, 10% Re2O3, 7% Dy2O3, 2% Tm2O3, 2% Ho2O3.

La terapia génica consiste en la manipulación y utilización de material genético para el tratamiento de patologías. No obstante, esta estrategia requiere el uso de vectores de terapia génica para transportar el material genético al tejido diana de forma eficiente. Los vectores de terapia génica más comunes son los basados en el adenovirus humano de serotipo 5 (Ad5), porque, respecto a otros serotipos, el Ad5 tiene como ventaja su bioseguridad y facilidad de producción. Sin embargo, para que una célula sea transducida por el Ad5 ha de expresar un receptor reconocible por el Ad5, principalmente la proteína CAR, al que se une a través de su proteína fiber. El fiber de otros serotipos de adenovirus se une a receptores diferentes, permitiendo así la transducción de tipos celulares alternativos a los transducidos por el Ad5. De esta manera, una de las estrategias utilizadas para obtener un vector Ad5 con el tropismo de un serotipo diferente, es la pseudotipación del adenovirus, que consiste en substituir el fiber del Ad5 por el de otro serotipo. De entre los serotipos de adenovirus humanos, uno de los más recientemente descritos es el Ad52. Este serotipo contiene dos fiber de diferentes longitudes, lo cual es un rasgo compartido con los adenovirus humanos intestinales de la especie F. Como el Ad52 fue identificado a partir de muestras de heces de pacientes con gastroenteritis, se le atribuye también un tropismo intestinal, aunque no se ha podido demostrar. En el caso de los adenovirus de la especie F, su fiber largo reconoce el receptor CAR y, por lo tanto, se asume que su tropismo intestinal es mediado por el fiber corto. Dada la cercanía evolutiva entre el Ad52 y los adenovirus de la especie F, se asume que su fiber largo también reconocerá el receptor CAR, mientras que el fiber corto lo hará a otro receptor, dándole así al virus un tropismo independiente de CAR. Así pues, en esta tesis se ha generado un vector quimérico Ad5 pseudotipado con el fiber corto del Ad52 (Ad5/52s) con la finalidad de estudiar el rol específico de esta proteína fiber y, a la vez, caracterizar este adenovirus como vector de terapia génica. La primera parte de la tesis consiste en la generación del genoma del adenovirus Ad5/52s y la producción del vector, lo que incluye un estudio de su ciclo viral para optimizar la producción. El resultado del ciclo viral indica que éste se encuentra moderadamente retrasado respecto al del Ad5. Una vez producidos los vectores, se comparó su tropismo con el del Ad5 en cultivos in vitro, demostrando que la substitución del fiber comporta un cambio en el tropismo del Ad5 hacia líneas celulares, así como también aumenta su transducción en células de Schwann primarias, aunque no aumenta el tropismo del Ad5 en modelos intestinales in vitro. Ya caracterizado el virus in vitro, se demostró que el fiber corto del Ad52 no tiene afinidad por el receptor CAR, y su unión al receptor es dependiente del dominio knob del fiber. Posteriormente, el estudio comparativo de su distribución in vivo por administración intravenosa respecto al Ad5, mostró que el Ad5/52s tan solo transduce ligeramente pulmón a pesar de no ser secuestrado en hígado. Una vez descartados problemas de estabilidad, se observó que la baja eficiencia de infección del Ad5/52s se debe a una mayor inactivación de este virus en sangre, probablemente por la interacción con algún factor plasmático como la trombina. Finalmente, se modificó el fiber corto para limitar esta interacción, lo que permitió aumentar la supervivencia del Ad5/52s en sangre. / Gene therapy is a biomedical approach, which consists of manipulating and delivering genes to treat a wide range of diseases. Nevertheless, a successful treatment also requires a vector to carry the therapeutic gene towards the targeted tissue and thus to increase itstransduction efficiency. Human adenovirus 5 derived vectors (Ad5) are the most commonly usedin gene therapy strategies due totheir higher biosafety and productivity. However, the Ad5 mediated transduction is restricted to those cells expressing appropriate viral receptors (mainly the CAR protein), recognized by the fiber protein. The fiber of other adenovirus serotypes binds to different receptors, allowing transduction of alternative cell types of those transduced by Ad5. Thus, one strategy to modify the natural Ad5 tropism is adenovirus pseudotyping, which consists of Ad5 fiber replacement by the fiber protein of another serotype. Among the different human adenovirus serotypes, one of the most recently described is Ad52. This serotype contains two fiber of different lengths, which is a common trait shared with enteric Ad40 and Ad41 human adenovirus. The Ad52 was initially found in stool samples obtained from patients with gastroenteritis and, as a consequence, it is supposed to be also an enteric virus, although it has not been demonstrated yet. In the specie F adenoviruses the long fiber recognizes the CAR receptor, and therefore, their enteric tropism is assumed to be mediated by the short fiber. Given the evolutionary relationship between the Ad52 and the species F adenoviruses, it is assumed that its long fiber also recognizes the CAR receptor, while the short fiber will recognize a different receptor, thus giving the virus a CAR-independent tropism. So, in this thesis we have generated a chimeric Ad5 vector pseudotyped with the Ad52 short fiber (Ad5/52s) protein, in order to study the specific role of the fiber protein, in turn, characterize this adenovirus as a vector for gene therapy. The first part of the thesis consists in the generation of adenovirus Ad5/52s genome and its production, which includes a study of its viral cycle to optimize production. The results show that the Ad5/52s viral cycle is moderately delayed compared to Ad5. Once the vectors were produced, the tropism of Ad5/52s and Ad5 were compared in in vitro, demonstrating that fiber replacement induces a switch in the Ad5 tropism in different cell lines, as well as an increased transduction in primary Schwann cells, but not in intestinal models in vitro. Then, it was also demonstrated that short fiber from Ad52 doesn’t recognizes the CAR receptor, and also that its binding is mediated by the fiber knob domain. Further studies to compare Ad5 versus Ad5/52 in vivo biodistribution after intravenous administration showed only a slight transduction in lung with Ad5/52s, despite not being trapped in liver. Once discarded stability problems, it was observed that the low levels of transduction achieved by the Ad5/52s were caused by a faster inactivation in plasma, probably by an interaction with a plasmatic factor, such as thrombin. Finally, to minimize this interaction, the short fiber was mutated, which enhanced the Ad5/52s survival in blood.

Les cèl.lules T reguladores naturals (nTregs) són limfòcits que es generen durant la selecció tímica i que formen part dels mecanismes que té el sistema immunitari per mantenir la seva homeostasi i controlar respostes autoreactives que poden conduir a l’autoimmunitat. Les nTregs són emigrants tímics que expressen de forma estable FOXP3, gràcies a canvis epigenètics que ocorren durant la seva maduració i que li permeten mantenir les funcions supressores. Les nTregs expressen també la cadena α del receptor de la IL-2, CD25 i això els hi confereix un fenotip activat. A més de CD25, les nTregs expressen altres marcadors com són: CTLA-4, GITR, CD127lo, CCR6, entre altres, i que són molècules que també s’indueixen en cèl.lules T activades durant la resposta. Tot i ser un marcador exclusiu al timus, l’expressió intracel·lular de FOXP3 el fa incompatible amb el seu ús per la purificació de les nTregs. Més endavant es va descriure que les cèl.lules T humanes activades també poden convertir-se en FOXP3+ i adquirir un fenotip supresor, tot i que la seva expressió és transitòria. Aquest fet, juntament amb l’absència de marcadors exclussius, fa que l’ús d’aquestes cèl.lules en immunoteràpia representi encara un repte. Per això, a partir de diverses aproximacions hem estudiat el fenotip de les cèl.lules T reguladores al timus i a la perifèria. De l´estudi exhaustiu d´una àmplia col.lecció de timus pediàtrics (n=35) d´edats compreses entre els 2 dies i els 8 anys, hem confirmat que la freqüència de les poblacions tímiques varia amb l´edat, tal i com s´havia descrit prèviament. A més, i per primera vegada, s´ha observat que la freqüència de les nTregs disminueix amb l´edat. El fenotip d´aquesta població és estable amb el temps, a excepció de CD95, membre de la familia del TNF involucrat en apoptosi i activació cel.lulars. La freqüència de cèl.lules CD95+ dins de la població de nTregs incrementa amb l´edat, i suggeriria un augment en susceptibilitat a l´apoptosi mediada per CD95 que explicaria la davallada d´aquesta població amb l´edat. Un cop les nTregs s´exporten des de timus a la perifèria, es barregen amb cèl.lules T activades i cèl.lules T de memòria amb les que comparteixen diversos marcadors. En el nostre laboratori vam abordar la cerca de molècules característiques de nTreg fent servir una aproximació proteòmica seguida d´una anàlisi d´expressió gènica. De la comparació de cèl.lules nTreg de timus i nTreg de perifèria vam definir la galectina3 com a marcador d´aquesta població que s´adquireix a perifèria. En cèl.lules Treg activades, funcionalment supressores, la seva expressió es troba a nivells similars de dos dels marcadors característics d´aquestes cèl.lules, FOXP3 i CTLA4. Finalment, es va abordar l´estudi d´aquesta població en pacients amb diabetes tipus 1. Es va fer un estudi exhaustiu de caracterització fenotípica en mostres de sang de pacients en comparació amb controls, que va revel.lar una disminució de GITR en les Tregs. Aquest defecte no afectava a la seva capacitat de supressió, en canvi podria estar associat a una major susceptibilitat a l´apoptosi. / Natural regulatory T cells (nTreg) are lymphocytes generated during thymic selection and are part of the mechanisms that the immune system uses to keep homeostasis and control autoreactive responses that can lead to autoimmunity. nTreg are thymic emigrants that stably express FOXP3 thanks to epigenetical changes that take place during its maturation, which allow them to maintain their supressor functions. Besides, nTregs express the alpha chain of the IL-2 receptor, CD25, which confers them an activated phenotype. Other Treg markers are CTLA-4, GITR, CD127low and CCR6, but they are also induced in activated T cells during the immune response. Despite being an exclusive marker in the thymus, the intracelular expression of FOXP3 makes it non compatible with its use for Treg purification. Later it was described that activated human T cells can also express FOXP3 and even acquire a suppresive phenotype, although transitory. This fact, together with the absence of exclussive markers, makes difficult the use of these cells in immunotherapy. Thus, using several approaches, we have studied the phenotype of these cells in the thymus and in the periphery. After studing a numerous cohort of paediatric thymus (n=35) from donors aged from 2 days until 8 years old, we confirmed that the frequency of thymic populations changes with age, as previously described. Also, and for the first time, we observed that nTreg frequency diminishes with age. The phenotype of this population is stable during time, except for CD95, a member of the TNF family involved in apoptosis and cellular activation. The frequency of CD95+ cells in nTreg population increases with age, which suggests a higher susceptibility to CD95-mediated apoptosis, and that could explain the decrease of nTreg with time. Once nTregs are exported from the thymus to the periphery, they are mixed with activated T cells and memory T cells with which they share several markers. In our laboratory we searched for characteristical Treg molecules using a proteomic approach followed by a genetic expression analysis. From the comparison of thymic nTreg and peripheral Treg we defined galectin 3 as a marker acquired in periphery by nTregs. In activated Treg, functionally supressive, galectin 3 expression is found at similar levels as those of FOXP3 and CTLA-4, very characterical Treg markers. Finally, we studied this population in type 1 diabetes patients. We carried out an extensive phenotypical study in PBMCs from patients compared to donors that revealed a diminished proportion of GITR+ cells among nTregs. This defect did not affect to their suppressive ability, instead could be associated to an increased susceptibility to apoptosis.

In the behavioral sciences, the concept of phenotypic plasticity can be roughly categorized into two classes: developmental and activational plasticity. Developmental plasticity denotes the capacity of an individual carrying a specific genetic background to adopt different developmental trajectories under distinct settings. Complementarily, activational plasticity refers to the differential activation of adaptation mechanisms: an individual with high activational plasticity would be able to detect a wide range of environments, and to respond to it using a psychobiological phenotype from a relatively large catalogue. In this context, it is feasible postulating that several etiopathogenic mechanisms of depression-related phenotypes can be clarified by expanding on processes of biobehavioral plasticity in response to the experience. This expansion can be elaborated on the basis of both neurodevelopmental phenomena (developmental plasticity) and novel biological mechanisms detectable through neuroimaging and epigenetics approaches (activational plasticity). The present work expands on two specific hypotheses. First, depression-related psychopathological phenotypes are induced by factors altering the early neurodevelopment, and these long-lasting changes can be assessed in adulthood (depression and developmental plasticity). Secondly, the clinical manifestation of depression-related psychopathological phenotypes can be understood as activational plasticity deficits; these deficits can be assessed as neurobiological disease traits using novel epigenetic and neuroimaging techniques (depression and activational plasticity). The results of this work provide support to the neuroplasticity hypothesis of depression, from both developmental and activational perspectives. Developmentally, they suggest putative etiopathogenic pathways leading from an altered early neurodevelopment to an increased risk for depression-related phenotypes. By exploring and combining genetic, environmental and psychopathologic concepts, the feasibility of these results has been explained by combining the popular genetic pleiotropy hypothesis in psychiatry with a notion of disease-specificity liability driven by the environment. With regards to activational plasticity, this work has proposed novel genetic and epigenetic signatures potentially underlying the clinical manifestation of neuropsychiatric and neurocognitive features of depression (i.e., the genetics of DNMT3B and the epigenetics of DEPDC7); additionally, it has proposed new putative neurobiological mechanisms to explain depressive traits (i.e., a combination of differential and variable methylation, a genetically-mediated hippocampal communication deficit, and a new amygdalar synchrony failure driven by the genes).

The eastern Betic Cordillera, south-eastern Spain, is one of the most seismically active area within the Iberian Peninsula. The Eastern Betic Shear Zone (EBSZ) in the Betic Cordillera absorbs part of the convergence between the Eurasia and African (Nubia) plates, stretching for aprox. 250 km from Alicante to Almeria. The EBSZ is a NE-SW transpressive left-lateral trending fault-system that is composed by several individual faults. Listed from south to north: Carboneras, Palomares, Alhama de Murcia, Carrascoy and Bajo-Segura. The CuaTeNeo GPS network was installed in 1996 in the eastern Betics with the main goal of determining the ongoing activity of the EBSZ (specifically of the Carboneras, Palomares and Alhama de Murcia faults). The network consists of 15 highly stable monuments, covering an area of 120x50 km in Murcia and Almeria. The network has been observed five times in 1997, 2002, 2006, 2009 and 2011. The results presented here are based on the analysis of the data of these five campaigns, spanning 15 year long time period and the data from continuous GPS stations of various public networks, such as REGAM, MERISTEMUM, IGN and RAP. In addition, several stations specially designed to detect tectonic crustal deformations have also been included: GATA station from Cabo de Gata and four Topo-Iberia network stations located within the study area. The most prominent feature of the GPS velocity field is the NW oriented motion of the majority of the stations at rates ranging from 0.5 to 3 mm/yr in a western Europe reference frame. This type of deformation indicates that the main driving force responsible for the observed velocities is related to the on-going convergence between Nubia and Eurasia plates. The calculated deformation field shows evidence for localized deformation related to active faults within the area. Most of the observed deformation is concentrated in the area delimited by the Alhama de Murcia (AMF) and Palomares (PF) faults. Here the maximum shear strain rates are observed. An estimated geodetic slip rate of the AMF-PF fault system is 1.5±0.3 mm/yr, oriented obliquely to the strike of the fault and indicating a combination of reverse and sinistral type of motion. We attribute this maximum slip rate to AMF since PF is currently either inactive or is slipping very slowly, at rates that are undetectable by the current GPS station spatial-temporal coverage. The installation of the GATA GPS station at Cabo de Gata has enabled us to obtain continuous observations from both sides of the Carboneras fault zone (CFZ) in the southern part of the study area. For the first time, it was possible to quantify the slip rate of the CFZ: a maximum left-lateral strike slip motion of 1.3±0.2 mm/yr. The coincidence of the geologic and geodetic strike-slip rates along the CFZ, illustrate that during Quaternary the northern segment of the CFZ has been tectonically active and has been slipping at a constant rate ranging from 1.1 to 1.5 mm/yr. GPS velocities and the derived strain rate field suggest a dominant NW-SE oriented compression, with a SW-NE extension in the south-western part of the study area, west of Almeria. In this SW sector the dominance of Erna., indicate a presence of a thinning or extensional kinematics, related to the block escape tectonics and possibly a slab rollback. This work demonstrates the current continuing tectonic activity of the eastern Betics and determines that Alhama de Murcia and Carboneras left-lateral faults are the most active faults. These two faults play an important role in the regional plate convergence kinematics. / La serralada de les Bètiques orientals, al sud-est d'Espanya, és una de les àrees sísmicament més actives de la península ibèrica. El sistema de Cisalla de les Bètiques orientals (EBSZ) absorbeix part de la convergència entre les plaques Eurasiàtiques i Africana (Nubia). L'EBSZ és un sistema de falles transpressives senestres format per diverses falles, que de sud a nord són: Carboneras, Palomares, Alhama de Murcia, Carrascoy i Bajo-Segura. La xarxa de GPS CuaTeNeo es va instal•lar l'any 1996 a les Bètiques orientals amb l'objectiu de determinar l'activitat tectònica de l'EBSZ (específicament de les falles de Carboneras, Palomares i Alhama de Murcia). La xarxa està formada per 15 monuments altament estables localitzats a les províncies de Murcia i Almeria. La xarxa s'ha observat cinc vegades: en el 1997, 2002, 2006, 2009 i 2011. Els resultats presentats en aquesta tesi es basen en l'anàlisi de les mesures d'aquestes cinc campanyes (per un període de 15 anys) així com mesures d'estacions GPS contínues de diverses xarxes públiques com la xarxa REGAM, MERISTEMUM, IGN i RAP. A més, s'han inclòs algunes estacions dissenyades especialment per a la detecció de deformacions corticals: l'estació GATA, emplaçada al Cabo de Gata i quatre estacions de la xarxa Topo-Iberia. El tret més important del camp de velocitats GPS obtingut és l'orientació cap al NW de la majoria d'estacions, amb unes taxes de desplaçament de 0,5 a 3 mm/a (respecte Europa occidental). Aquest tipus de deformació indica que la principal força responsable de les velocitats obtingudes està relacionada amb l'actual convergència entre les plaques de Nubia i Euràsia. El camp de deformació obtingut mostra evidències de deformació relacionada amb falles actives dins l'àrea d'estudi. La major part de la deformació es concentra en l'àrea delimitada per les falles d'Alhama de Murcia (AMF) i Palomares (PF), on s'han observat les màximes deformacions per cisalla. La taxa de lliscament horitzontal geodèsica estimada d'1,5±0,3 mm/a pel sistema AMF-PF i orientat oblic a la traça de la falla, indica una combinació de moviment invers i levògir. Aquesta taxa de lliscament màxima s'atribueix a AMF degut a que PF és actualment inactiva o presenta taxes de lliscament molt lentes, imperceptibles en aquest estudi GPS. La instal•lació de l'estació GATA ens ha permès disposar d'observacions continues als dos costats de la zona de falla de Carboneras (CFZ). Per primera vegada, ha estat possible la quantificació geodèsica de la taxa de lliscament de CFZ: una taxa màxima en direcció senestra d'1,3±0,2 mm/a. La coincidència de les taxes geològiques i geodèsiques al llarg de la CFZ, posen de manifest que durant el Quaternari el segment nord de la CFZ ha estat tectònicament actiu i ha estat lliscant a una taxa constant d'1,1 a 1,5 mm/a. Les velocitats GPS obtingudes i el camp de deformació derivat d'aquestes suggereixen una compressió dominant orientada NW-SE, amb una extensió SW-NE en la part SW de l'àrea d'estudi. En aquest sector del SW, prop d'Almeria, la predominança d'émax indica la presència d'una cinemàtica d'aprimament o extensional, relacionada a una tectònica d'escapament de blocs i possiblement a un slab rollback. Aquest treball posa de manifest l'activitat tectònica continua en l'actualitat a les Bètiques orientals i determina que les falles senestres d'Alhama de Murcia i Carboneras són les més actives. Ambdues falles juguen un paper important en la cinemàtica de la convergència de plaques regional.

El desarrollo de biocombustibles de segunda generación, es decir producidos a partir de cultivos energéticos ricos en celulosa o lignina, ofrece la oportunidad de evitar la competencia con la producción de alimentos y de utilizar materias primas para explotar suelos marginales (Idris et al., 2012). El objetivo general de esta tesis fue caracterizar el comportamiento de las gramíneas perennes Panicum virgatum L. (C4), Miscanthus x giganteus (C4) y Arundo donax L. (C3), para la producción de bioenergía en ambiente Mediterráneo. Para lograr estos objetivos, se llevaron adelante tres experimentos: 1) Las tres especies se pusieron a crecer en invernadero bajo condiciones óptimas, y luego se colocaron en cámaras de ambiente controlado para realizar un marcaje isotópico con (13C) y (15N) durante 3 días. 2) Las tres especies se pusieron a crecer en un terreno de suelo ubicado en los Servicios de Campos Experimentales de la Universidad de Barcelona, se marcaron dos áreas (A y B). Cada área se dividió en 3 parcelas (una por cada especie), trasplantándose 16 plantas/parcela. El área A correspondió al tratamiento condiciones de regadío consistente en 50 mm H2O mes-1, durante los meses de verano (junio, julio, agosto y septiembre). Y el área B correspondió al tratamiento condiciones de secano, no tuvo riego suplementario, sólo recibió agua de lluvia precipitada. Se tomaron medidas de altura, peso seco, área foliar, fotosíntesis, fluorescencia etc., y de la composición isotópica de la materia orgánica y del CO2 respirado por cada órgano de la planta. 3) Dos ensayos de germinación se realizaron con semillas de Panicum virgatum L. (en cámaras de germinación). El primero consistió en buscar un método práctico para la ruptura de la dormición de las semillas y en el segundo, evaluar el proceso de germinación en condiciones de salinidad (ClNa) y déficit hídrico (Polietilenglicol) y además se analizaron cambios a nivel anatómico en la raíz emergida. En condiciones óptimas, las tres gramíneas perennes presentaron altas tasas de crecimiento relativo y mayor desarrollo del sistema subterráneo. Arundo donax presentó mayores tasas de asimilación de CO2 y este comportamiento se tradujo en una mayor producción de biomasa. El enriquecimiento en 13C luego del marcaje, tanto en la MOT como en el CO2 respirado en órganos como tallo y rizoma sugieren que estos órganos se comportararon como sumideros de C y N. En condiciones de ambiente Mediterráneo, y sin riego suplementario durante los meses de verano hubo menor crecimiento y producción de biomasa en las tres gramíneas perennes, mostrando el efecto limitante del agua en la productividad. Sin embargo, la especie Arundo donax L. que presentó mayor producción de biomasa que las especies C4, por lo que en ambiente Mediterráneo esta especie parece ser una buena candidata como cultivo energético. La falta de agua en la parcela secano, no provocó cambios en el rendimiento cuántico máximo del fotosistema II (Fv/Fm) indicando que ni los procesos de transporte electrónico ni fotofosforilacion son afectados, pero si afectó al proceso de carboxilación del ciclo de Calvin ya que los parámetros fotosintéticos (como Asat, gs, Vc,max y Jmax) se vieron disminuidos y estó provocó menor producción de biomasa. El método pre-germinativo “prechilling” a 5 ºC durante 14 días, fue el método más eficaz para romper la dormición y favorecer el aumento del porcentaje de germinación. Las plántulas de Panicum virgatum L. fueron más tolerantes a la salinidad que al déficit hídrico, donde longitud y grosor de la radícula, se vieron más afectados. La formación de aerénquima en la corteza y el engrosamiento de las paredes de la endodermis en la radícula de la plántula, podrían contribuir a la tolerancia bajo condiciones de salinidad y déficit hídrico. / The second-generation biofuels, produced from rich energy crops cellulose or lignin, offers the opportunity to avoid competition with food production and used raw materials to exploit marginal land. The objective of this thesis was to characterize the behavior of perennial grasses Panicum virgatum L. (C4), Miscanthus x giganteus (C4) and Arundo donax L. (C3), for the production of bioenergy in Mediterranean environment. Three experiments were carried out: 1) Species were grown in the greenhouse under optimal conditions, and then placed in controlled environment chambers to isotopic labeling with 13C and 15N. 2) Species were transplanted in two areas (A and B) on soil; each area was divided into 3 plots (one for each species). The area A was treatment irrigated (50 mm H2O month-1 during summer months). And the area B treatment rainfed only received water rain. Height, dry weight, leaf area, photosynthesis, fluorescence etc. were measured, and the isotopic composition of organic matter and CO2 respired by organs of the plant were analyzed. 3) Two tests of germination were performed with seeds of Panicum virgatum L. The first to find a practical method for breaking dormancy and the second, evaluate the germination in salinity and water deficit conditions. In optimal condition, species showed high relative growth rates and greater development of the underground system, but Arundo donax L. had higher rates of CO2 assimilation and production of biomass that C4. 13C enrichment after labeling in stem and rhizome suggests that these organs were sinks for C. In Mediterranean environment without supplemental irrigation there was less biomass production in the three perennial grasses, showing the limiting effect of water on productivity. However, Arundo donax L. showed higher biomass production than C4 species. In rainfed, the maximum quantum yield of photosystem II (Fv/Fm) was not affected indicating was affected the process of carboxylation and Calvin cycle because photosynthetic parameters were diminished. The method "prechilling" at 5° C for 14 days, was the most effective to break dormancy and increase germination percentage. Switchgrass seedlings were more tolerant to salinity because length and thickness of the radicle were most affected by water deficit. Anatomical changes in the cortex and thickening of endodermis in radicle could contribute to tolerance under conditions of salinity and water stress.

This thesis explores the analytical capabilities of low-loss electron energy loss spectroscopy (EELS), applied to disentangle the intimate configuration of advanced semiconductor heterostructures. Modern aberration corrected scanning transmission electron microscopy (STEM) allows extracting spectroscopic information from extremely constrained areas, down to atomic resolution. Because of this, EELS is becoming increasingly popular for the examination of novel semiconductor devices, as the characteristic size of their constituent structures shrinks. Energy-loss spectra contain a high amount of information, and since the electron beam undergoes well-known inelastic scattering processes, we can trace the features in these spectra down to elementary excitations in the atomic electronic configuration. In Chapter 1, the general theoretical framework for low-loss EELS is described. This formulation, the dielectric model of inelastic scattering, takes into account the electrodynamic properties of the fast electron beam and the quantum mechanical description of the materials. Low-loss EELS features are originated both from collective mode (plasmons) and single electron excitations (e.g. band gap), that contain relevant chemical and structural information. The nature of these excitations and the inelastic processes involved has to be taken into account in order to analyze experimental data or to perform simulations. The computational tools required to perform these tasks are presented in Chapter 2. Among them, calibration, deconvolution and Kramers-Kronig analysis (KKA) of the spectrum constitute the most relevant procedures, that ultimately help obtain the dielectric information in the form of a complex dielectric function (CDF). This information may be then compared to the one obtained by optical techniques or with the results from simulations. Additional techniques are explained, focusing first on multivariate analysis (MVA) algorithms that exploit the hyperspectral acquisition of EELS, i.e. spectrum imaging (SI) modes. Finally, an introduction to the density functional theory (DFT) simulations of the energy-loss spectrum is given. In Chapter 3, DFT simulations concerning (Al, Ga, In)N binary and ternary compounds are introduced. The prediction of properties observed in low-loss EELS of these semiconductor materials, such as the band gap energy, is improved in these calculations. Moreover, a super-cell approach allows to obtain the composition dependence of both band gap and plasmon energies from the theoretical dielectric response coefficients of ternary alloys. These results are exploited in the two following chapters, in which we experimentally probe structures based on group-III nitride binary and ternary compounds. In Chapter 4, two distributed Bragg reflector structures are examined (based upon AlN/GaN and InAlN/GaN multilayers, respectively) through different strategies for the characterization of composition from plasmon energy shift. Moreover; HAADF image simulation is used to corroborate he obtained results; plasmon width, band gap energy and other features are measured; and, KKA is performed to obtain the CDF of GaN. In Chapter 5, a multiple InGaN quantum well (QW) structure is examined. In these QWs (indium rich layers of a few nanometers in width), we carry out an analysis of the energy-loss spectrum taking into account delocalization and quantum confinement effects. We propose useful alternatives complementary to the study of plasmon energy, using KKA of the spectrum. Chapters 6 and 7 deal with the analysis of structures that present pure silicon-nanocrystals (Si-NCs) embedded in silicon-based dielectric matrices. Our aim is to study the properties of these nanoparticles individually, but the measured low-loss spectrum always contains mixed signatures from the embedding matrix as well. In this scenario, Chapter 6 proposes the most straightforward solution; using a model-based fit that contains two peaks. Using this strategy, the Si-NCs embedded in an Er-doped SiO2 layer are characterized. Another strategy, presented in Chapter 7, uses computer-vision tools and MVA algorithms in low-loss EELS-SIs to separate the signature spectra of the Si-NCs. The advantages and drawbacks of this technique are revealed through its application to three different matrices (SiO2, Si3N4 and SiC). Moreover, the application of KKA to the MVA results is demonstrated, which allows to extract CDFs for the Si-NCs and surrounding matrices. / Este trabajo explora las posibilidades analíticas que ofrece la técnica de espectroscopia electrónica de bajas pérdidas (low-loss EELS), capaces de revelar la configuración estructural de los más avanzados dispositivos semiconductores. El uso de modernos microscopios electrónicos de transmisión-barrido (STEM) nos permite obtener información espectroscópica a partir de volúmenes reducidos, hasta llegar a resolución atómica. Por ello, EELS es cada vez mas popular para la observación de los dispositivos semiconductores, a medida que los tamaños característicos de sus estructuras constituyentes se miniaturiza. Los espectros de pérdida de energía contienen mucha información: dado que el haz de electrones sufre unos bien conocidos procesos de dispersión inelástica, podemos trazar relaciones entre estos espectros y excitaciones elementales en la configuración atómica de los elementos y compuestos constituyentes de cada material. Se describe un marco teórico para el estudio del low-loss EELS: el modelo dieléctrico de dispersión inelástica, que toma en consideración las propiedades electrodinámicas del haz de electrones y la descripción mecano-cuántica de los materiales. Adicionalmente, se describen en detalle las herramientas utilizadas en el análisis de datos experimentales o la simulación teórica de espectros. Monitorizando las energías de band gap y plasmon en los datos experimentales de low-loss EELS se obtiene información directa sobre propiedades electrónicas de los materiales. Además, usando análisis Kramers-Kronig en los espectros se obtiene información dieléctrica que puede ser comparada con las simulaciones o con otras técnicas (ópticas). Se demuestra el uso de estas herramientas con una serie de estudios sobre estructuras basadas en nitruros del grupo-III. Por otro lado, el uso de algoritmos para el análisis multivariante permite separar las contribuciones individuales que se miden mezcladas en espectros de estructuras complicadas. Hemos utilizado estas avanzadas herramientas para el análisis de estructuras basadas en silicio que contienen nano-cristales embebidos en matrices dieléctricas.