Este trabalho foi dividido em duas partes, sendo que na primeira (PARTE A) estão apresentadas as sínteses dos polímeros PPV, Cl-PPV, Br-PPV e dos co-polímeros (Cl-PPV)m / (PPV)n e (Br-PPV)m / (PPV)n nas seguintes relações m:n de 30:70; 50:50 e 70:30. Estes polímeros foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho, UV-Visível e emissão de fluorescência. As modificações causadas nos polímeros, devido a dopagem com vapor de iodo e solução de cloreto férrico 0,12M em nitrometano também foram estudadas por estas mesmas técnicas. O acompanhamento da dopagem do PPV com vapor de iodo permitiu fazer a atribuição das bandas polarônicas e bipolarônicas por espectroscopia óptica. Também foram feitas medidas de voltametria cíclica que permitiram avaliar parâmetros eletrônicos importantes destes polímeros, tais como a Afinidade Eletrônica (HOMO), Potencial de Ionização (LUMO) e o GAP que é a diferença entre esses dois níveis de energia. Os co-polímeros apresentaram valores de energia do GAP menores que o PPV e níveis de energia de HOMO e de LUMO que podem ser apropriados para a utilização destes materiais em dispositivos eletroluminescentes (LED). Na PARTE B está apresentada a síntese de um composto inédito o 4- (2-fenoxi-p-xileno)-N-metil-1,8-naftalimida aqui chamado de NPOX. A caracterização do NPOX foi feita por espectroscopia de ressonância magnética v nuclear de próton (RMN 1H), espectrometria de massas (CG/MS), UV-Vis e Emissão de Fluorescência. O NPOX é solúvel em clorofórmio, que quando evaporado promove a formação de um filme transparente. Este filme tem emissão de fluorescência em 456 nm sendo excitado em 363 nm O filme também apresentou um comportamento semelhante a dos diodos demonstrado pela medida elétrica de corrente versus potencial (curva I x V). Estas propriedades abrem a possibilidade da utilização do NPOX como camada ativa, com emissão no azul, em OLED (Dispositivos Eletroluminescentes Orgânicos). / This work was separated in two parts, in the first, called PART A, the synthesis of the polymers PPV, Cl-PPV, Br-PPV and of the co-polymers (Cl-PPV)m / (PPV)n and (Br-PPV)m / (PPV)n in the following relationships m:n of 30:70; 50:50 and 70:30 are presented. These polymers were characterized by infrared spectroscopy, UVvisible and fluorescence emission. The modifications caused in the polymers due to the doping with iodine vapor and 0,12M ferric chloride in nitrometano solution were studied also by these same techniques. The doping of PPV with iodine vapor have been monitored by optical spectroscopy allowing us to do the attribution of the polaronic and bipolaronic bands. Measurements of cyclic voltametry revealed important electric properties of these polymers, such as the Electronic Affinity (HOMO), Ionization Potential (LUMO) and \" GAP \" that is the difference between those two energy levels. The co-polymers presented smaller values of GAP than PPV and HOMO and of LUMO energy levels that can be appropriate to the use these materials in Light-Emitting Devices (LED). In PARTE B, the synthesis of an unpublished compound is presented, the 4-(2-fenoxi-p-xileno)-N-methyl-1,8-naftalimida, here called as NPOX. The characterization of NPOX was made by of nuclear magnetic resonance of proton vii spectroscopy (1H NMR), Gas Cromatography/ Mass Spectrometry (GC/MS), UVVisible and Fluorescence Emission spectroscopy. NPOX is soluble in chloroform that when evaporated it promotes in a transparent film formation. This film has fluorescence emission in 456 nm when excited in 363 nm. The film also showed a similar behavior as diodes that was demonstrated by the electric measurement of current versus potential (I x V curve). These properties open the possibility of the use of NPOX as activate layer, with emission in the blue region, in OLED (Organic Light- Emitting Devices).

Este trabalho foi dividido em duas partes, sendo que na primeira (PARTE A) estão apresentadas as sínteses dos polímeros PPV, Cl-PPV, Br-PPV e dos co-polímeros (Cl-PPV)m / (PPV)n e (Br-PPV)m / (PPV)n nas seguintes relações m:n de 30:70; 50:50 e 70:30. Estes polímeros foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho, UV-Visível e emissão de fluorescência. As modificações causadas nos polímeros, devido a dopagem com vapor de iodo e solução de cloreto férrico 0,12M em nitrometano também foram estudadas por estas mesmas técnicas. O acompanhamento da dopagem do PPV com vapor de iodo permitiu fazer a atribuição das bandas polarônicas e bipolarônicas por espectroscopia óptica. Também foram feitas medidas de voltametria cíclica que permitiram avaliar parâmetros eletrônicos importantes destes polímeros, tais como a Afinidade Eletrônica (HOMO), Potencial de Ionização (LUMO) e o GAP que é a diferença entre esses dois níveis de energia. Os co-polímeros apresentaram valores de energia do GAP menores que o PPV e níveis de energia de HOMO e de LUMO que podem ser apropriados para a utilização destes materiais em dispositivos eletroluminescentes (LED). Na PARTE B está apresentada a síntese de um composto inédito o 4- (2-fenoxi-p-xileno)-N-metil-1,8-naftalimida aqui chamado de NPOX. A caracterização do NPOX foi feita por espectroscopia de ressonância magnética v nuclear de próton (RMN 1H), espectrometria de massas (CG/MS), UV-Vis e Emissão de Fluorescência. O NPOX é solúvel em clorofórmio, que quando evaporado promove a formação de um filme transparente. Este filme tem emissão de fluorescência em 456 nm sendo excitado em 363 nm O filme também apresentou um comportamento semelhante a dos diodos demonstrado pela medida elétrica de corrente versus potencial (curva I x V). Estas propriedades abrem a possibilidade da utilização do NPOX como camada ativa, com emissão no azul, em OLED (Dispositivos Eletroluminescentes Orgânicos). / This work was separated in two parts, in the first, called PART A, the synthesis of the polymers PPV, Cl-PPV, Br-PPV and of the co-polymers (Cl-PPV)m / (PPV)n and (Br-PPV)m / (PPV)n in the following relationships m:n of 30:70; 50:50 and 70:30 are presented. These polymers were characterized by infrared spectroscopy, UVvisible and fluorescence emission. The modifications caused in the polymers due to the doping with iodine vapor and 0,12M ferric chloride in nitrometano solution were studied also by these same techniques. The doping of PPV with iodine vapor have been monitored by optical spectroscopy allowing us to do the attribution of the polaronic and bipolaronic bands. Measurements of cyclic voltametry revealed important electric properties of these polymers, such as the Electronic Affinity (HOMO), Ionization Potential (LUMO) and \" GAP \" that is the difference between those two energy levels. The co-polymers presented smaller values of GAP than PPV and HOMO and of LUMO energy levels that can be appropriate to the use these materials in Light-Emitting Devices (LED). In PARTE B, the synthesis of an unpublished compound is presented, the 4-(2-fenoxi-p-xileno)-N-methyl-1,8-naftalimida, here called as NPOX. The characterization of NPOX was made by of nuclear magnetic resonance of proton vii spectroscopy (1H NMR), Gas Cromatography/ Mass Spectrometry (GC/MS), UVVisible and Fluorescence Emission spectroscopy. NPOX is soluble in chloroform that when evaporated it promotes in a transparent film formation. This film has fluorescence emission in 456 nm when excited in 363 nm. The film also showed a similar behavior as diodes that was demonstrated by the electric measurement of current versus potential (I x V curve). These properties open the possibility of the use of NPOX as activate layer, with emission in the blue region, in OLED (Organic Light- Emitting Devices).

O muco protege o corpo humano de partículas externas, mas também representa uma barreira para a entrega de controlada de medicamentos através de nanocarregadores. Para ultrapassar a barreira do muco e impedir mucoadesão, nanopartículas sólidas são normalmente revestidas com polímeros inertes, tais como o polietileno glicol (PEG). No entanto, trata-se de um procedimento relativamente complexa. Nesta tese, estudamos métodos para fabricar nanocarreadores com uma excepcional combinação de propriedades, incluindo uma boa capacidade de mucopenetração e uma grande capacidade de carga. Ao contrário dos métodos convencionais de revestimento, usamos um copolímero dibloco, que consiste em dois blocos hidrofóbicos e hidrofílicos, que se auto-organiza em polimerosomos sob hidratação. Devido à inércia do bloco hidrofílico, estes polimerosomos devem ser, por natureza, muco penetradores. Além disso, sua estrutura oca fornece os polimersomos para serem carregados com carga hidrofílica, enquanto a carga hidrofóbica pode ser transportada através da membrana. Por conta da utilização de um polímero hidrolisável na presença de ácido, ácido poli láctico (PLA) como a espinha dorsal copolímero, demonstramos que estes polimerosomos podem liberar o conteúdo, após aplicação do estímulos externo relacionado ao pH. Os experimentos de rastreamento de partículas demonstraram que os polimersomos se difundem mais rápido do que as partículas não revestidas, em muco de intestino de porco, e testes de biodistribuição apresentaram resultados encorajadores para a entrega localizada de fármacos de maneira mais homogênea, melhorando a biodisponibilidade e efeitos terapeuticos. Mais estudos relacionados ao aumento da eficiência de encapsulação e testes de efetividade in vivo no tratamento de doenças devem ser promovidos. Acreditarmos que combinação das vantagens relacionadas à estrutura vesicular dos polimerossomas, estabilidade, e muco penetração possibilitam o desenvolvimento de uma nova plataforma para a entrega controlada de medicamentos na mucosa. / Mucus protects the human body by trapping foreign particulates but also poses a barrier for drug delivery by slowing down the mobility of drug carriers. To design mucus penetrating carriers, solid particles are typically coated with inert polymers such as polyethylene glycol (PEG) to prevent mucoadhesion. However, the solid structure of these particles limits their loading capabilities and the process to coat them requires a complex synthesis. In this thesis we studied methods to fabricate nanocarriers with an exceptional combination of properties including a good mucus-penetration capability and loading capacity of hydrophilic and hydrophobic cargos. Unlike conventional coating methods, we use a diblock copolymer, consisting of both hydrophobic and hydrophilic blocks, which self-assembles into polymersomes under hydration. Because of the inertness of the hydrophilic block, these polymersomes should be mucus-penetrating by nature. Moreover, their hollow structure provides the polymersomes to be loaded with hydrophilic cargo, whereas hydrophobic cargo can be carried through the membrane. Importantly, by using a hydrolysable acid-catalyzed polymer (poly lactic acid, PLA) as the copolymer backbone, we demonstrate that these polymersomes can release contents upon application of external pH stimuli. Particle Tracking experiments demonstrated that polymersomes diffuse faster than uncoated particles in porcine intestine mucus, and biodistribution tests displayed encouraging results towards more homogeneous local drug-delivery, helping bioavailability as well as therapeutic efects. More studies related to the increase of encapsulation efficiency, and in vivo disease treatment tests should be promoted. Although we believe that combining the advantages of polymersome carrier, and tunning the membrane composition, this mucus-penetrating carrier we propose may provide as a new platform for mucosal drug delivery.

O muco protege o corpo humano de partículas externas, mas também representa uma barreira para a entrega de controlada de medicamentos através de nanocarregadores. Para ultrapassar a barreira do muco e impedir mucoadesão, nanopartículas sólidas são normalmente revestidas com polímeros inertes, tais como o polietileno glicol (PEG). No entanto, trata-se de um procedimento relativamente complexa. Nesta tese, estudamos métodos para fabricar nanocarreadores com uma excepcional combinação de propriedades, incluindo uma boa capacidade de mucopenetração e uma grande capacidade de carga. Ao contrário dos métodos convencionais de revestimento, usamos um copolímero dibloco, que consiste em dois blocos hidrofóbicos e hidrofílicos, que se auto-organiza em polimerosomos sob hidratação. Devido à inércia do bloco hidrofílico, estes polimerosomos devem ser, por natureza, muco penetradores. Além disso, sua estrutura oca fornece os polimersomos para serem carregados com carga hidrofílica, enquanto a carga hidrofóbica pode ser transportada através da membrana. Por conta da utilização de um polímero hidrolisável na presença de ácido, ácido poli láctico (PLA) como a espinha dorsal copolímero, demonstramos que estes polimerosomos podem liberar o conteúdo, após aplicação do estímulos externo relacionado ao pH. Os experimentos de rastreamento de partículas demonstraram que os polimersomos se difundem mais rápido do que as partículas não revestidas, em muco de intestino de porco, e testes de biodistribuição apresentaram resultados encorajadores para a entrega localizada de fármacos de maneira mais homogênea, melhorando a biodisponibilidade e efeitos terapeuticos. Mais estudos relacionados ao aumento da eficiência de encapsulação e testes de efetividade in vivo no tratamento de doenças devem ser promovidos. Acreditarmos que combinação das vantagens relacionadas à estrutura vesicular dos polimerossomas, estabilidade, e muco penetração possibilitam o desenvolvimento de uma nova plataforma para a entrega controlada de medicamentos na mucosa. / Mucus protects the human body by trapping foreign particulates but also poses a barrier for drug delivery by slowing down the mobility of drug carriers. To design mucus penetrating carriers, solid particles are typically coated with inert polymers such as polyethylene glycol (PEG) to prevent mucoadhesion. However, the solid structure of these particles limits their loading capabilities and the process to coat them requires a complex synthesis. In this thesis we studied methods to fabricate nanocarriers with an exceptional combination of properties including a good mucus-penetration capability and loading capacity of hydrophilic and hydrophobic cargos. Unlike conventional coating methods, we use a diblock copolymer, consisting of both hydrophobic and hydrophilic blocks, which self-assembles into polymersomes under hydration. Because of the inertness of the hydrophilic block, these polymersomes should be mucus-penetrating by nature. Moreover, their hollow structure provides the polymersomes to be loaded with hydrophilic cargo, whereas hydrophobic cargo can be carried through the membrane. Importantly, by using a hydrolysable acid-catalyzed polymer (poly lactic acid, PLA) as the copolymer backbone, we demonstrate that these polymersomes can release contents upon application of external pH stimuli. Particle Tracking experiments demonstrated that polymersomes diffuse faster than uncoated particles in porcine intestine mucus, and biodistribution tests displayed encouraging results towards more homogeneous local drug-delivery, helping bioavailability as well as therapeutic efects. More studies related to the increase of encapsulation efficiency, and in vivo disease treatment tests should be promoted. Although we believe that combining the advantages of polymersome carrier, and tunning the membrane composition, this mucus-penetrating carrier we propose may provide as a new platform for mucosal drug delivery.

[ES] El desarrollo de la sociedad ha estado siempre ligado a los avances científicos y tecnológicos. Sin embargo, algunos de estos avances han supuesto la aparición de nuevos problemas, sobre todo de tipo ético, dando lugar a nuevos movimientos asociativos contrarios a ellos. Un ejemplo de ello es el uso de la experimentación animal, fundamentalmente en el campo de la medicina, y más concretamente en el ensayo de fármacos y dispositivos implantables en contacto con medios biológicos. En este sentido, desde el ámbito de los biomateriales y la ingeniería tisular se trabaja para buscar alternativas a la experimentación animal. Una de estas alternativas es el desarrollo de modelos in vitro a partir de soportes poliméricos para el crecimiento celular in vitro. Estas estructuras, además, podrían emplearse no sólo en ensayos de fármacos o investigación in vitro para reducir el uso de animales en experimentación, sino también para regeneración tisular, simulando desde tejidos simples en los que se tienen un único tipo celular, a tejidos más complejos a partir del co-cultivo celular. Así pues, en esta tesis se ha desarrollado un sistema tridimensional con estructura porosa estratificada que permite tanto el co-cultivo celular indirecto, como la realización de ensayos de liberación de fármacos. Para ello, se ha obtenido soportes porosos (scaffolds) por medio de la técnica de solvent-casting particle-leaching empleando como porógeno sal, cuyo tamaño de poro permite albergar células en su interior, sobre los que se han dispuesto, formando una estructura tipo sándwich, membranas electrohiladas. Estas membranas forman una estructura de fibras entrecruzadas, dejando entre ellas espacios de tamaño muy inferior al tamaño celular, de modo que permiten el paso de nutrientes y moléculas a través de ellas, pero actúan de barrera para las células impidiendo su migración a otras zonas del sistema tridimensional. Este tipo de estructuras permiten simular, por ejemplo, la arquitectura tubular renal, con la zona porosa intersticial central y las dos capas epitelial y endotelial externas, que estarían en contacto con la orina y la sangre, respectivamente. Para obtener estas estructuras, se ha optado por emplear polímeros de la familia de los poliésteres, en particular ácido poliláctico y poli(¿-caprolactona), así como su mezcla y copolímeros con ácido poliglicólico. Estas combinaciones permiten ajustar la hidrofilicidad, y por tanto la biodegradabilidad, la cinética de liberación de fármacos y el comportamiento biológico, según interese. Además, el uso de la técnica de electrospinning para el desarrollo de las membranas, permite obtener diferentes diámetros de fibra a partir de la modificación de los principales parámetros del electrohilado, permitiendo también regular las propiedades de estos materiales. Finalmente, para estudiar la liberación de fármacos desde el sistema anterior, las membranas electrohiladas se han cargado con curcumina mediante dos métodos diferentes: a través del método de electrohilado en disolución y con electrospinning coaxial, para obtener así diferentes perfiles de liberación. / [CA] El desenvolupament de la societat ha estat sempre lligat als avanços científics i tecnològics. Malauradament, alguns d'aquests avanços han suposat l'aparició de nous problemes, sobretot de tipus ètic, donant lloc a nous moviments associatius contraris a ells. Un exemple d'això és l'ús de l'experimentació animal, fonamentalment al camp de la medicina, i més concretament en el testatge de fàrmacs i dispositius implantables en contacte amb medis biològics. En aquest sentit, des de l'àmbit dels biomaterials i l'enginyeria tissular es treballa per a buscar alternatives a l'experimentació animal. Una d'aquestes alternatives és el desenvolupament de models in vitro a partir de suports polimèrics per al creixement cel·lular in vitro. Aquestes estructures, a més a més, podrien emprar-se no sols en testatge de fàrmacs o investigació in vitro per a reduir l'ús d'animals en experimentació, sinó també per a regeneració tissular, simulant des de teixits simples en què es té un únic tipus cel·lular, a teixits més complexos a partir del co-cultiu cel·lular. Així doncs, en aquesta tesi s'ha desenvolupat un sistema tridimensional amb estructura porosa estratificada que permet tant el co-cultiu cel·lular indirecte, com la realització d'assajos d'alliberació de fàrmacs. Per a això, s'ha obtingut suports porosos (scaffolds) mitjançant la tècnica solvent-casting particle-leaching emprant com a porògen sal, amb una grandària de porus que permet albergar cèl·lules en el seu interior, sobre els que s'han disposat, formant una estructura tipus sandvitx, membranes electrofilades. Aquestes membranes formen una estructura de fibres entrecreuades, deixant entre elles espais de grandària molt inferior a la grandària cel·lular, de mode que permeten el pas de nutrients i molècules a través d'elles, però actuen de barrera per a les cèl·lules impedint la seua migració a altres zones del sistema tridimensional. Aquest tipus d'estructures permeten simular, per exemple, l'arquitectura tubular renal, amb la zona porosa intersticial central i les dues capes epitelial i endotelial externes, que estarien en contacte amb l'orina i la sang, respectivament. Per a obtindre aquestes estructures, s'ha optat per emprar polímers de la família dels polièsters, en particular àcid polilàctic i poli(¿-caprolactona), així com la seua mescla i copolímers amb àcid poliglicòlic. Aquestes combinacions permeten ajustar la hidrofilicitat, i per tant la biodegradabilitat, la cinètica d'alliberació de fàrmacs i el comportament biològic, segons interesse. A més, l'ús de la tècnica d'electrospinning per al desenvolupament de les membranes, permet obtindre diferents diàmetres de fibra a partir de la modificació dels principals paràmetres de l'electrofilat, permetent també regular les propietats d'aquests materials. Finalment, per a estudiar l'alliberació de fàrmacs des del sistema anterior, les membranes electrofilades s'han carregat amb curcumina mitjançant dos mètodes diferents: a través del mètode d'emulsió i amb electrospinning coaxial, per a obtindre així diferents perfils d'alliberació. / [EN] The development of society has always been linked to scientific and technological advances. However, some of these advances have led to the appearance of new problems, especially of an ethical nature, giving rise to new associative movements opposed to them. An example of this is the use of animal experimentation, mainly in the field of medicine, and more specifically in the testing of drugs and implantable devices in contact with biological media. In this sense, the field of biomaterials and tissue engineering is working to find alternatives to animal experimentation. One of these alternatives is the development of in vitro models based on polymer supports for in vitro cell growth. These structures, moreover, could be used not only in drug testing or in vitro research to reduce the use of animals in experimentation, but also for tissue regeneration, simulating from simple tissues in which there is a single cell type, to more complex tissues from cell co-culture. Thus, in this thesis, a three-dimensional system with a stratified porous structure have been developed to allow both indirect cell co-culture and drug release assays. For this purpose, porous supports (scaffolds) have been obtained by means of the solvent-casting particle-leaching technique using salt as porogen, whose pore size allows cells to be housed in its interior, on which electrospun membranes have been arranged, forming a sandwich structure. These membranes form a structure of cross-linked fibers, leaving spaces between them that are much smaller than the cell size, so that they allow the passage of nutrients and molecules through them, but act as a barrier to the cells, preventing their migration to other areas of the three-dimensional system. This type of structure allows us to simulate, for example, the renal tubular architecture, with the central interstitial porous zone and the two outer epithelial and endothelial layers, which would be in contact with urine and blood, respectively. To obtain these structures, we have chosen to use polymers of the polyester family, in particular polylactic acid and poly(¿-caprolactone), as well as their blend and copolymers with polyglycolic acid. These combinations allow adjustment of hydrophilicity, and thus biodegradability, drug release kinetics and biological behavior, as desired. In addition, the use of the electrospinning technique for the development of membranes allows to obtain different fiber diameters by modifying the main electrospinning parameters, allowing also to regulate the properties of these materials. Finally, to study drug release from the previous system, the electrospun membranes have been loaded with curcumin by two different methods: through the emulsion method and with coaxial electrospinning, in order to obtain different release profiles. / Herrero Herrero, M. (2022). Desarrollo de andamiajes con porosidad estratificada basados en poliésteres como soportes en co-cultivo celular indirecto [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/190919