[ES] En esta tesis se ha abordado el desarrollo de biosensores ópticos label-free, basados en tecnología de disco compacto, permitiendo así abaratar y simplificar su fabricación. El trabajo llevado a cabo ha consistido en estudiar diferentes propiedades físico-químicas desarrolladas por diversos materiales. Ello ha permitido obtener sistemas compactos y accesibles, capaces de sensar con buenas prestaciones analíticas en diferentes escenarios. En el capítulo 1 se presenta un estudio de inhibición enzimática sobre discos Blu-ray como plataforma de ensayo para el cribado de fármacos. Para ello, se inmoviliza orientadamente una glicoenzima, de la familia de las peroxidasas sobre la superficie del disco, cuya actividad se relaciona con los compuestos a cribar. Después de ensayar cada compuesto, se determina el grado de inhibición enzimática mediante la adición de un sustrato. La cantidad de producto obtenido, inversamente proporcional al potencial inhibitorio del compuesto en estudio, es cuantificado con un lector de discos que registra las variaciones en la intensidad del haz laser reflejado debidas al producto enzimático. Ello permite realizar más de 1700 ensayos simultáneos en un único disco Blu-ray lo que muestra su potencial en análisis masivo de alto rendimiento. Además, se plantea una estrategia basada en hipersuperficies para el análisis de la elevada cantidad de datos que se generan en las etapas del proceso de descubrimiento de fármacos. En el capítulo 2 se aborda el estudio de una metodología para reducir el ruido generado en la lectura de resultados obtenidos con biosensores ópticos, mejorando así su sensibilidad. Para ello, se plantea la estructuración del ensayo en forma de franjas en lugar del tradicional microarray, generando una señal periódica sinusoidal al ser escaneadas. Al analizar dicha señal en dominio de frecuencias, ésta se concentra en un pico a la frecuencia del ensayo, mientras que la mayor parte del ruido aparece a frecuencias mucho más altas. Inicialmente se quería reducir al máximo el ruido, para diferenciar las interacciones moleculares en formato label free. Sin embargo, los ensayos realizados con discos DVD no generaron suficiente señal, teniendo que recurrir en esta ocasión al marcaje para la cuantificación de inmunoglobulinas G y de caseína. Pese a ello, la metodología desarrollada también se puede aplicar en biosensores tipo label-free, reduciendo el ruido y mejorando su sensibilidad. El capítulo 3 se centra en el desarrollo de sustratos interferométricos multicapa que varían la intensidad de la luz reflejada al realizar un ensayo analítico en su superficie. Los sustratos fueron fabricados utilizando los materiales que componen los DVD-RW, depositados en capas de espesor controlado con el fin de obtener la máxima respuesta. A su vez, se diseñaron de tal forma que uno de ellos disminuya la intensidad del haz reflejado como respuesta a las interacciones moleculares, mientras que el otro la aumenta. El trabajo incluye la utilización de principios y materiales de la tecnología de disco compacto para el desarrollo del sistema de detección. Para ello, se emplea el cabezal de un lector de DVD, ya que dispone de un láser y de todos los elementos ópticos necesarios para el escaneado vertical. Con este sistema se cuantifican con éxito y sin marcaje inmunoglobulinas G y sulfasalazina, una macromolécula y un fármaco de masa molecular reducida. El capítulo 4 consiste en la fabricación de un cristal fotónico utilizando la estructura de los discos compactos cubiertos con una película de óxido de titanio. Se han estudiado las propiedades físico-químicas de estos sustratos y se han caracterizado sus propiedades fotónicas. Todo ello está en concordancia con los resultados obtenido mediante simulaciones. Para interrogar los cristales fotónicos fueron necesarios una fuente de luz blanca y un espectrofotómetro, además de los elementos ópticos necesarios / [CAT] En aquesta tesi s'ha abordat el desenvolupament de biosensors òptics label-free, basats en tecnologia de disc compacte, permetent així abaratir i simplificar la seua fabricació. El treball dut a terme ha consistit en estudiar diferents propietats fisicoquímiques desenvolupades per diversos materials. Això ha permès obtenir sistemes compactes i accessibles, capaços de sensar, amb bones prestacions analítiques, en diferents escenaris. En el capítol 1 es presenta un estudi d'inhibició enzimàtica sobre discos Blu-ray com a plataforma d'assaig per al cribratge de fàrmacs. Per a això, s'immobilitza de manera orientada una glicoenzima de la família de les peroxidases sobre la superfície del disc, i la seua activitat es relaciona amb els compostos a garbellar. Després d'assajar cada compost, es determina el grau d'inhibició enzimàtica mitjançant l'addició d'un substrat. La quantitat de producte obtingut, inversament proporcional al potencial inhibitori del compost en estudi, és quantificat amb un lector de discos que registra les variacions en la intensitat del làser reflectit degudes al producte enzimàtic. Això permet realitzar més de 1700 assajos simultanis en un únic disc Blu-ray el que mostra el seu potencial en anàlisi massiva d'alt rendiment. A més, es planteja una estratègia basada en hipersuperficies per a l'anàlisi de l'elevada quantitat de dades que es generen en les etapes del procés de descobriment de fàrmacs. En el capítol 2 s'aborda l'estudi d'una metodologia per reduir el soroll generat en la lectura de resultats obtinguts amb biosensors òptics, millorant així la seua sensibilitat. Per a això, es planteja l'estructuració de l'assaig en forma de franges en lloc del tradicional microarray, generant un senyal periòdic sinusoïdal en ser escanejades. En analitzar aquest senyal en domini de freqüències, aquesta es concentra en un pic a la freqüència de l'assaig, mentre que la major part del soroll apareix a freqüències molt més altes. Inicialment es volia reduir al màxim el soroll, per diferenciar les interaccions moleculars en format label-free. No obstant això, els assajos realitzats amb discos DVD no van generar prou senyal, havent de recórrer en aquesta ocasió al marcatge per a la quantificació d'immunoglobulines G i de caseïna. Malgrat això, la metodologia desenvolupada també es pot aplicar en biosensors tipus label-free, reduint el soroll i millorant la seua sensibilitat. El capítol 3 es centra en el desenvolupament de substrats interferometrics multicapa que varien la intensitat de la llum reflectida en realitzar un assaig analític en la seua superfície. Els substrats van ser fabricats utilitzant els materials que componen els DVD-RW, dipositats en capes de gruix controlat per tal d'obtenir la màxima resposta. Al seu torn, es van dissenyar de tal manera que un d'ells disminueixi la intensitat del feix reflectit com a resposta a les interaccions moleculars, mentre que l'altre l'augmenta. El treball inclou la utilització de principis i materials de la tecnologia de disc compacte per al desenvolupament del sistema de detecció. Per a això, es va utilitzar el capçal d'un lector de DVD, ja que disposa d'un làser i de tots els elements òptics necessaris per a l'escanejat vertical. Amb aquest sistema es quantifiquen amb èxit i sense marcatge immunoglobulines G i sulfasalazina, un macromolècula i un fàrmac de massa molecular reduïda. El capítol 4 consisteix en la fabricació d'un cristall fotònic utilitzant l'estructura dels discos compactes coberts amb una pel·lícula d'òxid de titani. S'han estudiat les propietats fisicoquímiques d'aquests substrats i s'han caracteritzat les propietats fotòniques. Tot això està en concordança amb els resultats obtingut mitjançant simulacions. Per interrogar els cristalls fotònics van ser necessaris una font de llum blanca i un espectrofotòmetre, a més dels elements òptics necessaris per guiar la llum. / [EN] In this thesis the development of label-free optical biosensors, based on compact disc technology, has been approached, thus making their manufacture cheaper and simpler. The work carried out has consisted of studying different physical-chemical properties manifested with several materials. This has allowed to obtain compact and accessible systems, capable of sensing with a great analytical performance in different scenarios. Chapter 1 presents an enzymatic inhibition study on Blu-ray discs as a test platform for drug screening. For this purpose, a glycoenzyme of the peroxidase family is immobilized on the surface of the disc whose activity is related to the compounds to be screened. After testing each compound, the degree of enzymatic inhibition is determined by adding the enzymatic substrate. The amount of product obtained is inversely proportional to the inhibitory potential of the compound, and is quantified with a disk reader that records the variations in the intensity of the reflected laser beam due to the enzymatic product. In addition, more than 1700 tests are performed on a single Blu-ray disc as proof of concept for application in high performance analysis and a hypersurface based strategy is proposed for the analysis of the large amount of data generated in the stages of the drug discovery process. Chapter 2 deals with the study of a methodology to reduce noise generated in the reading of results obtained with optical biosensors, hence improving their sensitivity. For this purpose, the structure of the test is proposed in the form of stripes instead of the traditional microarray, generating a sinusoidal periodic signal when they are scanned. When analysing this signal in frequency domain, it is concentrated in a peak at the frequency of the test, while most of the noise appears at much higher frequencies. Initially, the aim was to reduce noise as much as possible in order to differentiate molecular interactions in a label-free format. However, the tests carried out on a DVD did not generate enough signal, having to resort to labelling on this occasion for the quantification of immunoglobulins G and casein. Nevertheless, the methodology developed can be applied to label-free biosensors, reducing noise and improving sensitivity. Chapter 3 focuses on the development of multilayer interferometric substrates that vary the intensity of reflected light when performing an analytical test on their surface. The substrates were manufactured using the materials that make up the DVD-RW, deposited in layers of controlled thickness in order to obtain maximum response. At the same time, they were designed in such a way that one of them decreased the intensity of the reflected beam as a response to molecular interactions, while the other increased it. The work includes the use of principles and materials from compact disc technology for the development of the detection system. For this, the head of a DVD reader is used, as it has a laser and all the optical elements necessary for vertical scanning. With this system, immunoglobulins G and sulfasalazine, a macromolecule and a drug with reduced molecular mass are successfully quantified without labelling. Chapter 4 consists of the fabrication of a photonic crystal using the structure of the compact discs covered with a titanium oxide layer. The physical-chemical properties of these substrates have been studied and their photonic properties have been characterized. All this is in accordance with the results obtained through simulations. To interrogate the photonic crystals, a white light source and a spectrophotometer were needed, as well as the optical elements necessary to guide the light. / Sancho Fornés, G. (2019). Integración de diferentes fenómenos fotónicos en tecnología de disco compacto para el desarrollo de biosensores label-free [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/124819 / TESIS

Los antibióticos son ampliamente utilizados en veterinaria, produciendo beneficios inmensos, pero también conllevan riesgos medioambientales debidos a la aparición de residuos "incontrolados" que pueden desencadenar resistencias bacterianas, reacciones alérgicas y otros inconvenientes importantes. En esta tesis se han desarrollado varios sistemas inmunoquímicos para la determinación de residuos de distintos tipos de antibióticos, tanto mediante el formato tradicional en placa ELISA, como mediante el uso de microarrays utilizando CDs como plataformas analíticas. En primer lugar, se han desarrollado inmunoensayos en placa ELISA para sulfonamidas y tetraciclinas. Se han puesto a punto dos inmunoensayos genéricos para la determinación de seis sulfonamidas, con elevada sensibilidad (IC50 entre 1,32 y 12,82 ng mL-1) e inmunoensayos específicos para la determinación de SSZ y SMX con valores de IC50 de 0,51 y 0,16 ng mL-1, respectivamente. Asimismo, se ha puesto a punto un inmunoensayo específico para la determinación de CTC, con un valor de IC50 de 36,40 ng mL-1. Estos ELISAs se han aplicado con éxito a la cuantificación de residuos de sulfonamidas en alimentos (miel), aguas de depuradora y plasma humano. En otro apartado se presentan los resultados de las investigaciones sobre el desarrollo de microinmunoensayos utilizando la tecnología de discos compactos. Este soporte presenta gran área analítica donde depositar miles de biomoléculas sonda y la posibilidad de integrar tanto información numérica como bioquímica (identificando cada punto de cada matriz y almacenando los resultados del ensayo en la misma plataforma física en la que se desarrolla el análisis); por último, su fabricación a gran escala permite obtener productos de alta calidad a muy bajo precio. Además, los resultados analíticos son leídos y cuantificados por un lector comercial de CDs integrado en un ordenador personal convencional. / Gallego Iglesias, E. (2012). Desarrollo de inmunoensayos para antibióticos en microplaca y en disco compacto aplicados a la determinación multirresiduo de contaminantes [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14720 / Palancia

Tesis por compendio / [EN] Food security is guaranteed when there is sufficient, safe and nutritious food. This assurance must be satisfied throughout the entire production process, which is known as "safety from farm to fork". This results in a new way of addressing the problem with a global and comprehensive approach. To address this challenge, molecular techniques based on the use of nucleic acids are used in the analysis of certain food threatens, such as allergens, microorganisms, genetically modified organisms (GMOs), or food authentication. However, some of the described methods still have limitations, since they are expensive, complicated, and require specialized staff and equipment. Alternatively, biosensor technology provides reliable results in a simpler and faster way and with and added capabilities such as portability and automation, allowing to perform the analysis directly at points-of-control (POC). This thesis has focused on developing a biosensor system, based on compact disc technology, for the detection of nucleic acids in food safety applications and adaptable to POC needs. The carried out investigations have yielded new insights into gene technology, making interesting methodological contributions characterized by miniaturization, integration and automation. The first part of the research deals with the simplification of the amplification step, eluding the thermocycling by using alternatives to the polymerase chain reaction (PCR). To this end, two isothermal amplification techniques have been studied: the recombinase polymerase amplification (RPA) and the multiple displacement amplification (MDA). The detection was performed by hybridization assays with DNA probes immobilized in microarray format on the polycarbonate surface of a DVD. Furthermore, RPA amplification has been combined with detection by an immunoenzymatic assay (ELISA) for the simultaneous detection of multiple analytes. In another approach, amplification and hybridization have been integrated in a single step, further simplifying the analytical process. For that, the isothermal RPA amplification is performed in solid phase on the surface of the disc in different formats: drop, microfluidic chambers or micro-reactors. In the first two formats, the reactions take place at the surface of the DVD and the measurement is performed by recording the intensity of the reflected laser. In the third case the reaction is carried out in micro-wells embedded in the DVD substrate and the measurement is performed by measuring the intensity of the transmitted signal. Finally, a method to real time monitoring DNA synthesis has been developed, integrating the amplification and quantification steps. To this end, the isothermal loop mediated isothermal amplification reaction (LAMP) has been used. The monitoring of the reaction progress is performed by sequentially measuring colorimetric or turbidimetric changes in the reaction mixture. Thus each profile is related to the number of copies of each target gene, allowing their quantitation. The analytical properties (have been established for each methodology and the obtained results have been validated by comparison with reference techniques and by using certified samples. As proof of concept, the different developments have been applied to the detection and determination of the presence of allergens (hazelnut, peanut, soybean, tomato and maize), genetically modified organisms (p35S, tNOS and Bt-11), pathogenic bacteria (Salmonella spp., Cronobacter spp. and Campylobacter spp.), fungi (Fusarium spp.), as well as meat authentication. / [ES] La seguridad alimentaria está garantizada cuando se dispone de alimentos suficientes, nutritivos e inocuos. Esta garantía, además, ha de cumplirse a lo largo de todo el proceso productivo, lo que se conoce como "seguridad de la granja a la mesa". Nace así una nueva forma de abordar el problema, con un enfoque global y un tratamiento integral. Para afrontar este reto, las técnicas moleculares basadas en el empleo de ácidos nucleicos son, actualmente, utilizadas en la detección de amenazas alimentarias, como por ejemplo, alérgenos, microorganismos, organismos genéticamente modificados (OGM), o la autentificación de especies. Sin embargo, muchos de los métodos en uso presentan limitaciones, ya que son costosos, complicados, y requieren personal y equipamiento especializado. La tecnología de biosensores es una aproximación adecuada, ya que proporciona resultados fiables de manera sencilla y rápida, y con capacidades añadidas como portabilidad y automatización para llevar a cabo los ensayos directamente en puntos de control (POC). Esta tesis se ha centrado en el desarrollo de un sistema biosensor, basado en la tecnología de disco compacto, para la detección de ácidos nucleicos en aplicaciones de seguridad alimentaria adaptable a POC. Las investigaciones llevadas a cabo han permitido obtener nuevos conocimientos en tecnologías génicas, pudiendo efectuar aportaciones metodológicas de interés caracterizadas por su miniaturización, integración y automatización. En este sentido, una parte de la investigación aborda la simplificación de la etapa de amplificación del ADN diana, eludiendo el termociclado mediante el empleo de técnicas alternativas a la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Para ello, se han estudiado dos técnicas de amplificación isoterma, la amplificación por recombinasa polimerasa (RPA) y la amplificación por desplazamiento múltiple (MDA). La detección se lleva a cabo mediante ensayos de hibridación con sondas de ADN inmovilizadas en formato micromatriz sobre la superficie de policarbonato de un DVD. Además, la amplificación por RPA se ha combinado con la detección mediante inmunoensayo ezimático (ELISA) para la determinación simultánea de múltiples analitos. En otra aproximación, se han integrado las fases de amplificación e hibridación en una única etapa, simplificando aún más el proceso analítico. Para ello, la amplificación isoterma por RPA se realiza en fase sólida sobre la superficie del disco en diferentes formatos: gota, cámaras microfluídicas o microreactores. En los dos primeros formatos, las reacciones tienen lugar en la superficie del DVD y la medición se realiza registrando la intensidad del haz láser del lector reflejado, mientras que en el tercer caso la reacción se lleva a cabo en micropocillos integrados en la estructura del DVD y la lectura se realiza midiendo la intensidad de la señal transmitida. Finalmente, se ha desarrollado una metodología para monitorizar la síntesis de ADN en tiempo real, integrando así las etapas de amplificación y cuantificación. Para ello, se emplea la reacción de amplificación isoterma mediada por bucle (LAMP), registrando secuencialmente el avance de la reacción mediante cambios turbidimétricos o colorimétricos en el medio de reacción. De este modo, se relaciona el perfil de cada ensayo con el número de copias de cada gen diana, permitiendo así su cuantificación. Para cada metodología se han establecido las propiedades analíticas, y los resultados obtenidos han sido validados por comparación con técnicas de referencia y mediante el empleo de muestras certificadas. Como prueba de concepto, los diferentes desarrollos se han aplicado a la detección y determinación de la presencia de alérgenos (avellana, cacahuete, soja, tomate y maíz), organismos modificados genéticamente (p35S, tNOS y Bt-11), bacterias patógenas (Salmonella spp., Cronobacter spp. y Campylobacter spp.) y hongos (Fusariu / [CA] La seguretat alimentària està garantida quan es disposa d'aliments suficients, nutritius i innocus. Esta garantia, a més, ha de complir-se al llarg de tot el procés productiu, el que es coneix com a "seguretat de la granja a la taula". Naix així una nova forma d'abordar el problema, amb un enfocament global i un tractament integral. Per a afrontar este repte, les tècniques moleculars basades en la utilització d'àcids nucleics són, actualment, usades en l'anàlisi de certes amenaces alimentàries, com per exemple, la detecció d'al·lèrgens, microorganismes, organismes genèticament modificats (OGM), o l'autentificació de determinades espècies. No obstant això, molts dels mètodes en ús presenten limitacions, ja que són costosos, complicats, i requerixen personal i equipament especialitzat. La tecnologia de biosensors és una aproximació adequada, ja que proporciona resultats fiables de manera senzilla i ràpida, i amb capacitats afegides com portabilitat i automatització per a dur a terme els assajos directament en punts de control (POC). Esta tesi s'ha centrat en el desenvolupament d'un sistema biosensor, basat en la tecnologia de disc compacte, per a la detecció d'àcids nucleics en aplicacions de seguretat alimentària adaptable a POC. Les investigacions dutes a terme han permés obtindre nous coneixements en tecnologies gèniques, podent efectuar aportacions metodològiques d'interés caracteritzades per la seua miniaturització, integració i automatització. En este sentit, una part de la investigació aborda la simplificació de l'etapa d'amplificació de l'ADN diana, eludint el termociclat per mitjà de l'utilització de tècniques alternatives a la reacció en cadena de la polimerasa (PCR). Per a això, s'han estudiat dos tècniques d'amplificació isoterma, l'amplificació per recombinasa polimerasa (RPA) i l'amplificació per desplaçament múltiple (MDA). La detecció es du a terme per mitjà d'assajos d'hibridació amb sondes d'ADN immobilitzades en format micromatriu sobre la superfície de policarbonat d'un DVD. A més, l'amplificació per RPA s'ha combinat amb la detecció per mitjà d'inmunoassaig ezimátic (ELISA) per a la determinació simultània de múltiples anàlits. En una altra aproximació, s'han integrat les fases d'amplificació i hibridació en una única etapa, simplificant encara més el procés analític. Per a això, l'amplificació isoterma per RPA es realitza en fase sòlida sobre la superfície del disc en diferents formats: gota, cambres microfluídicas o microreactors. En els dos primers formats, les reaccions tenen lloc en la superfície del DVD i el mesurament es realitza registrant la intensitat del feix làser del lector reflectit, mentres que en el tercer cas la reacció es du a terme en micropouets integrats en l'estructura del DVD i la lectura es realitza mesurant la intensitat del senyal transmesa. Finalment, s'ha desenvolupat una metodologia per a monitoritzar la síntesi d'ADN en temps real, integrant així les etapes d'amplificació i quantificació. Per a això, s'utilitza la reacció d'amplificació isoterma mitjançada per bucle (LAMP), registrant sequencialment l'avanç de la reacció per mitjà de canvis turbidimétrics o colorimétrics en la reacció. D'esta manera, es relaciona el perfil de cada assaig amb el nombre de còpies de cada gen diana, permetent així la seua quantificació. Per a cada metodologia s'han establit les propietats analítiques i els resultats obtinguts han sigut validats per comparació amb tècniques de referència i per mitjà de l'utilització de mostres certificades. Com a prova de concepte, els diferents desenvolupaments s'han aplicat a la detección i determinació de la presència de al¿lèrgens (avellana, cacauet, soja, tomata i dacsa), organismes modificats genèticament (p35S, tNOS i Bt-11), bacteris patògens (Salmonella spp., Cronobacter spp. i Campylobacter spp.), fongs (Fusarium spp.), així com en la identific / Santiago Felipe, S. (2015). Integración de técnicas basadas en ADN para el desarrollo de biosensores aplicados en seguridad alimentaria [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/56464 / TESIS / Premios Extraordinarios de tesis doctorales / Compendio

[ES] Los fármacos pertenecientes a la familia de los ß-lactámicos son los antibióticos más usados en todo el mundo. Estudios recientes revelan que hasta un 10% de la población refiere haber presentado síntomas alérgico, esta porción de la población se considera "alérgica". En el diagnóstico de la alergia a antibióticos ß-lactámicos existen varios tipos de pruebas que sirven para orientar y confirmar la presencia de una alergia, clasificadas como ensayos in vivo e in vitro. En lo que se refiere a los ensayos in vivo, la detección de los procesos alérgicos más comunes se realiza mediante pruebas de exposición oral controladas, y pruebas intraepidérmicas e intradérmicas. No obstante, estas pruebas tienen sus limitaciones como es el riesgo de inducir reacciones alérgicas sistémicas graves. Por todo ello, su práctica requiere personal entrenado. Este requisito limitan la realización de este tipo de pruebas a centros hospitalarios especializados. La aplicación y desarrollo de técnicas de diagnóstico in vitro tiene como objetivo llegar a un diagnóstico de la alergia sin riesgos para el paciente. Entre las distintas pruebas serológicas y celulares que se pueden emplear, la detección de IgE específica es una de las más extendidas debido a que, dada su sensibilidad y especificidad, y mayor seguridad. Los sistemas de diagnóstico in vitro actuales utilizan una instrumentación analítica cara y de gran tamaño, así como materiales desechables caros, manejados por personal cualificado, por lo que este tipo de pruebas se realizan únicamente por servicios de alergia y/o análisis clínicos de grandes centros sanitarios. En consecuencia, hay una necesidad de desarrollar nuevos métodos de diagnóstico que cumplan los requisitos de sensibilidad, rapidez, sencillez, multiplexado y portabilidad, a un precio reducido para su implantación en todo tipo de laboratorios clínicos de los diferentes niveles de atención sanitaria. Por este motivo, en esta tesis doctoral se plantea como objetivo principal la puesta a punto de un inmunoensayo múltiple, utilizando la tecnología de disco compacto para la detección y cuantificación in vitro de niveles de IgE específica a un amplio espectro de antibióticos ß-lactámicos en muestras de suero humano. Las limitaciones más críticas para la determinación de IgE específica multianalito mediante métodos inmunoquímicos son las relacionados con la sensibilidad y selectividad. Por lo tanto, una parte importante de la tesis se ha centrado en la preparación y caracterización de un panel antígenos ß-lactámicos, selección de inmunoreactivos, formato y estudio de diferentes parámetros claves del inmunoensayo. Otra parte importante de la tesis se ha enfocado en abordar la mejora de la reproducibilidad de los resultados. La estrategia ha consistido en estudiar diferentes sistemas de calibración con el objetivo de estandarizar la cuantificación de los métodos in vitro de diagnóstico de este tipo de alergias. Para ello, se han evaluado las prestaciones de la calibración homóloga, heteróloga y el uso de un patrón interno, comparado sus prestaciones analíticas (relación señal ruido, sensibilidad, reproducibilidad, etc.) con el sistema de referencia. Finalmente, la validación del inmunoensayo se realizó con un conjunto de 101 muestras de suero de pacientes y controles. Los resultados obtenidos han sido comparados con los obtenidos mediante las técnicas de referencia, mostrando una mejor sensibilidad, especificidad, precisión, y linealidad. La capacidad múltiplex de la tecnología de disco compacto permitió llevar a cabo paralelamente estudios de reactividad cruzada frente a diferentes antibióticos ß-lactámicos esclareciendo el patrón de reconocimiento de los pacientes. En esta línea de trabajo, el uso de otras estrategias de conjugación de haptenos ha resultado en la mejora de la sensibilidad clínica del ensayo, identificando nuevos epítopos / [CA] Els fàrmacs que pertanyen a la família dels beta-lactams, són els antibiòtics d'us més estès a tot el món. Estudis recents posen de manifest que fins un 10% de la població ha presentat símptomes d'al·lèrgia, essent considerats població al·lèrgica als beta-lactams. En el diagnòstic de l'al·lèrgia front aquest tipus d'antibiòtics, existeixen diferents tipus de proves que serveixen per orientar i confirmar la presència d'una al·lèrgia, classificades com assajos in vivo i in vitro. Pel que fa als assajos in vivo, la detecció dels processos al·lèrgics més comuns es realitza mitjançant proves d'exposició oral controlades, i proves intra-epidèrmiques i intradèrmiques. No obstant això, aquestes proves tenen les seues limitacions com és el risc d'induir reaccions al·lèrgiques sistèmiques greus. Per tot això, la seua pràctica requereix personal entrenat. Aquests requisits limiten la realització d'aquesta mena de proves a centres hospitalaris especialitzats. L'aplicació i desenvolupament de tècniques de diagnòstic in vitro té com a objectiu arribar a un diagnòstic de l'al·lèrgia sense riscos per al pacient. Entre les diferents proves serològiques i cel·lulars que es poden emprar, la detecció d'IgE específica és una de les més esteses donada la seua sensibilitat, especificitat, i major seguretat. Els sistemes de diagnòstic in vitro actuals utilitzen una instrumentació analítica cara i de gran grandària, així com materials d'un sol ús també cars, que requereixen de personal qualificat, per la qual cosa aquest tipus de proves es realitzen únicament per serveis d'al·lèrgia i/o anàlisis clíniques de grans centres sanitaris. En conseqüència, hi ha una necessitat de desenvolupar nous mètodes de diagnòstic que complisquen els requisits de sensibilitat, rapidesa, senzillesa, multiplexatge i portabilitat, a un preu reduït per a la seua implantació en tota mena de laboratoris clínics dels diferents nivells d'atenció sanitària. Per aquest motiu, en aquesta tesi doctoral es planteja com a objectiu principal la posada a punt d'un immunoassaig múltiple, utilitzant la tecnologia de disc compacte per a la detecció i quantificació in vitro de nivells d'IgE específica a un ampli espectre d'antibiòtics ß-lactáms en mostres de sèrum humà. Les limitacions més crítiques per a la determinació d'IgE específica multianàlit mitjançant mètodes inmunoquímics estan directament relacionades amb la sensibilitat i selectivitat. Per tant, una part important de la tesi s'ha centrat en la preparació i caracterització d'un panell antígens ß-lactáms, selecció d'inmunoreactius, del format d'assaig i estudi de diferents paràmetres claus de l'immunoassaig. Una altra part important de la tesi s'ha enfocat a abordar la millora de la reproductibilitat dels resultats. L'estratègia ha consistit a estudiar diferents sistemes de calibratge amb l'objectiu d'estandarditzar la quantificació dels mètodes in vitro de diagnòstic d'aquesta mena d'al·lèrgies. Per a això, s'han avaluat les prestacions del calibratge homòleg, heteròleg i l'ús d'un patró intern, comparant les seues prestacions analítiques (relació senyal soroll, sensibilitat, reproductibilitat, etc.) amb el sistema de referència. Finalment, la validació de l'immunoassaig es va realitzar amb un conjunt de 101 mostres de sèrum de pacients i controls. Els resultats obtinguts han sigut comparats amb els obtinguts mitjançant les tècniques de referència, mostrant una millor sensibilitat, especificitat, precisió, i linealitat. La capacitat múltiplex de la tecnologia de disc compacte va permetre dur a terme paral·lelament estudis de reactivitat creuada enfront de diferents antibiòtics ß-lactáms esclarint el patró de reconeixement dels pacients. En aquesta línia de treball, l'ús d'altres estratègies de conjugació d'haptens ha resultat en la millora de la sensibilitat clínica de l'assaig, identificant nous epítops / [EN] ß-lactam antibiotics are one of the most widely used antimicrobials worldwide. However, up to 10% of the population reports having presented allergic symptoms derived from their consumption. Consequently, this portion of the population is considered "allergic". In the diagnosis of allergy to ß-lactam antibiotics there are several types of tests that serve to orient and confirm the presence of an allergy. These diagnostic methods are classified as in vivo and in vitro assays. Regarding in vivo tests, the most standardized tests are the provocation, prick and intradermal test. The aim of these assays is to observe the response produced by the different beta-lactam antibiotics in the patient after oral or cutaneous administration. Despite their wide use, these tests have their limitations, such as the risk of inducing severe systemic allergic reactions. Therefore, their practice requires specialized professionals for their indication, performance and interpretation. This requirement limit the performance of this type of test to specialized hospitals. The use and development of in vitro diagnostic techniques can overcome these disadvantages and allow the diagnosis of allergy without risks. In vitro assays are less invasive and therefore neither pose a risk of adverse reactions. Among the different serological and cellular tests that can be used, the detection of specific IgE is one of the most widespread due to its sensitivity and specificity. Current in vitro diagnostic systems use expensive and bulky analytical instrumentation and high-cost single-use materials, handled by qualified professionals. Therefore, such tests are performed only by allergy and/or clinical analysis services of hospitals or by companies specialized in clinical diagnostics. Consequently, there is a need to develop new diagnostic methods that can be implemented in all types of clinical laboratories at diverse levels of health care, meeting the requirements of sensitivity, speed, simplicity, multiplexing and portability at a reduced price. For this reason, the main objective of this doctoral thesis is the development of a multiplex immunoassay using compact disc technology for the detection and quantification of specific IgE levels to a wide variety of ß-lactam antibiotics in human serum samples. The most crucial limitations for the determination of multianalyte specific IgE by immunochemical methods are those related to sensitivity and selectivity. Hence, an important part of the thesis has been focused on the preparation and characterization of a pool of beta-lactam antigens, selection of immunoreagents, format and optimization of different critical parameters of the immunoassay. Another important aspect of the thesis has been focused on improving the reproducibility of the results. The strategy consisted of studying different calibration systems with the aim of standardizing the quantification of in vitro diagnostic tests for this type of allergy. To achieve that goal, the performance of homologous and heterologous calibration and the use of an internal standard have been evaluated, comparing their analytical performance (signal-to-noise ratio, sensitivity, reproducibility, etc.) with the reference system. Finally, the validation of the immunoassay was performed with a total of 101 serum samples from patients and controls. The results obtained have been compared with those obtained using the reference techniques, showing improved sensitivity, specificity, precision, and linearity. The multiplex capability of the compact disc technology allowed carrying out parallel cross-reactivity studies against different beta-lactam antibiotics both from the penicillin family and from other families, elucidating the recognition profile. Following this working line, the use of other hapten conjugation strategies improved clinical sensitivity of the assay by identifying new epitopes. / Juárez Rodriguez, MJ. (2022). Metodologías bioanalíticas para el diagnóstico in vitro de alergia a antibióticos ß-lactámicos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/184011 / TESIS / Premios Extraordinarios de tesis doctorales