L'interès que hi ha per trobar elèctrodes selectius d'ions (ISE) de millors característiques i el fet que l'antibiòtic tetronasina presenta uns equilibris d'intercanvi iònic en solució molt ràpids ens va fer plantejar l'ús d'aquest antibiòtic com a element electroactiu en ISE. La primera part de la investigació realitzada va correspondre a la construcció i avaluació de la resposta d'ISE basats en l'antibiòtic tetronasina per la detecció de l'ió sodi. A priori, aquest ió va ser el primer candidat degut a que els equilibris més ràpids en dissolució es devien a aquest ió. Es va replantejar l'ió principal pels ISE basats en tetronasina desprès de fer un exhaustiu estudi d'interferències, obtenint una resposta pel l'íó calci més gran que per l'ió sodi. El següent pas va ser construir ISE de calci i caracteritzar-los. La formulació òptima de la membrana selectiva d'ió calci emprava un 1% d'ionòfor, 0.2% d'additiu aniònic, 66% oNPOE i 33% PVC. La caracterització per aquests sensors va mostrar una resposta anormalment alta, del doble del predit per la llei de Nernst per ions divalents (65mV/dècada) a pH=5.0.Per la caracterització dels sensors desenvolupats i l'estudi del mecanisme de resposta també es va utilitzar la tècnica de la espectroscòpia electroquímica d'impedàncies. L'estudi de les característiques resistives de les membranes en el rang entre 50KHz-0.05Hz va confirmar l'elecció de la membrana selectiva òptima. El diagrama de Nyquist d'aquesta membrana en contacte amb una solució de CaCl2 10-3M mostrava un únic semicercle corresponent a la resistència oferida per la membrana (resistivitat<700 KOhms·cm) i a la capacitat (98 pF).L'ISE de millors característiques es va utilitzar per construir diferents eines analítiques avançades. La primera aplicació proposada va ser la de construir una llengua electrònica (LE), utilitzant un sistema d'anàlisis per injecció seqüencial (SIA). Aquesta LE tenia el propòsit de determinar Mg2+, Ca2+ i Ba2+ en mostres aquoses mitjançant una matriu formada per 5 sensors. La informació emprada per construir el model de resposta mitjançant xarxes neuronals artificials (XNA) van ser 5 lectures de potencial. La LE permetia la determinació de Mg2+ i Ca2+ en mostres reals.La segona aplicació proposada (també basada en un sistema SIA) va ser la de determinar simultàniament ions alcalins i alcalinoterris mitjançant una LE. Per aquesta proposta es va utilitzar senyals molt més complexes. La informació significativa per construir el model amb XNA es va extreure gràcies a la transformada ràpida de Fourier, emprant uns pocs coeficients de Fourier a l'entrada de la xarxa. La metodologia proposada permetia resoldre mescles de Ca2+, Na+ i K+ amb més precisió que no una LE clàssica.Les ultimes aplicacions assajades es basen també en el concepte de la LE, però aplicada en la detecció del punt d'equivalència de valoracions. En primer lloc es va determinar els ions calci i magnesi de forma simultània mitjançant una matriu de 4 sensors i el processament mitjançant XNA. El mètode proposat consistia en realitzar una valoració molt simple amb EDTA amb els volums fixats (5 addicions). La resposta de la matriu de sensors abans de començar la valoració i després de cada addició es van fer servir per construir el model de resposta. Es va provar la viabilitat d'aquesta metodologia en l'anàlisi simultani de calci i magnesi en mostres reals.Un cop vist els bons resultats d'aquesta nova estratègia es va aplicar el mateix concepte a la multideterminació de tres ions. El procediment seguit va ser el mateix però aplicat a mescles ternàries de Ca2+, Mg2+ i Sr2+. Els resultats obtinguts van mostrar una bona la capacitat de predicció de les concentracions d'aquestes tres espècies en mostres aquoses. / The interest of finding new ion-selective electrodes (ISEs) with better characteristics than the current commercial ones and the fact that the antibiotic ionophoric has fast equilibriums with ions in solution, made us think about the use of this antibiotic as recognition element in ISEs. Tetronasin is a recently isolated ionophoric antibiotic. It is supposed to have a favoured interaction with Sodium, extremely fast, reversible and stable responses were recorded for Calcium. The optimal membrane formulation for Calcium employs 1% ionophore, 0.2% anionic sites, 66% oNPOE and 33% PVC. After extensive characterization of constructed calcium sensors, the response confirmed to be of super-Nernstian nature, with highest value (65mV/decade) at pH=5.0. This behaviour is related to similar antibiotic ionophores with acidic groups, whose sensitivity was designated as "apparently twice-Nernstian response".The mechanisms and responses of the constructed sensors were also studied by means of Electrochemical Impedance Spectroscopy. The characteristics of the membranes in the range 50 KHz-0.05Hz confirmed the election of the optimal membrane. The single semicircle observed on the corresponding Nyquist plots for a calcium chloride 0.001M, is translated into a bulk resistivity lower than 700KOhms·cm, with a geometric capacitance of 98pF.The best tetronasin based ISE was used to build advanced analytical systems. The first application attempted was the simultaneous determination of Magnesium, Calcium, and Barium using a sensor array and multivariate calibration, this combination is known as electronic tongue (ET). The sensor array was formed by five sensors. The subsequent processing of the data was based on the use of a multilayer artificial neural network (ANN). The information needed for training or generation of the model was obtained with the aid of an automated analytical system based on the Sequential Injection Analysis (SIA) technique. The modelling ability was verified with an external set of standards, and next the determinations were performed in real samples of mineral waters, where close results for Magnesium and Calcium were obtained to those obtained with reference methods.The second application was an ET based on the transient response of an array of non-specific-response potentiometric sensors. A SIA system was used in order to automate its training and operation. This work presents the extraction of significant information contained in the transient response of a sensor array using the Fourier transform. The studied case was the analysis of mixtures of calcium, sodium and potassium. Obtained performance is compared with the more traditional automated ET using final steady-state potentials.The last applications proposed are based on the ET concept, but applied in the detection point in titrations. The titration consists in a reduced number of fixed titrant additions to the sample and the recording of the potentials of an array of ISEs. The obtained data matrix is entered to an ANN model, previously trained to furnish concentrations of a multicomponent mixture. The principle is demonstrated with automated EDTA titration of mixtures of Calcium and Magnesium at fixed pH 8.5. In this case, five 2 mL fixed volume additions plus the readings of four sensors were adequate for the resolution of the mixture. The procedure was applied to mineral waters and compared with reference methods.The final application extends the last study for ternary mixtures. The application is demonstrated with ternary mixtures of Calcium, Magnesium and Strontium. In the studied case, good comparisons were observed between obtained and expected concentrations for the three cations with the external validation samples. The proposed procedure was applied to mineral waters and compared with reference methods.

Els sensors químics tenen avui dia un renovat interès degut a les creixents necessitats actuals de la societat de disposar de més i millor informació analítica. No obstant, la manca de sensors ideals específics per a una espècie determinada va portar al nostre grup d'investigació a explorar les possibilitats de les llengües electròniques. Aquests sistemes analítics, bioinspirats en el sentit del gust, consideren un conjunt o matriu de sensors i/o biosensors amb selectivitat creuada, i no un únic sensor. La rica i abundant informació obtinguda és posteriorment tractada amb eines de calibratge multivariable per a extreure la informació analítica útil.La present tesi doctoral va començar enfocada en el desenvolupament, per primera vegada al grup, de llengües electròniques potenciomètriques basades en matrius de biosensors. Concretament, es va construir una llengua electrònica per a la determinació simultània d'urea, NH4+, K+ i Na+ en mostres clíniques. Es van fabricar i caracteritzar primer diferents biosensors d'urea basats en l'enzim ureasa i, un cop demostrada la seva idoneïtat per a ser implementats en una matriu, es van construir dos models de resposta diferents basats en xarxes neuronals artificials (XNA) i regressió per mínims quadrats parcials, respectivament. Els resultats obtinguts van mostrar una millor capacitat de predicció en el cas del model amb XNA, aconseguint determinar la urea sense necessitat d'eliminar les interferències alcalines.Amb l'experiència adquirida amb aquest primer sistema, es van iniciar i continuar altres aplicacions de les llengües electròniques potenciomètriques. Primerament, es va considerar la fabricació de matrius integrades de sensors potenciomètrics mitjançant la tècnica serigràfica (screen-printing), que permet la miniaturització i la producció massiva, en col·laboració amb el Centro de Investigación y Estudios Avanzados de Mèxic. Aquesta matriu serigrafiada va servir per a desenvolupar una llengua electrònica per a la quantificació simultània dels ions NH4+, K+ i Na+ en mostres mediambientals. També es va proposar l'ús per primera vegada d'una llengua electrònica per al monitoratge on-line de la composició de la solució nutritiva d'un hivernacle hidropònic, gràcies a una col·laboració amb investigadors de l'Institut de Recerca i Tecnologia Agroalimentària de la Generalitat de Catalunya. La idea era optimitzar una llengua electrònica per a la determinació simultània i en temps real dels ions fertilitzants NH4+, K+, NO3- i PO43-, i els ions salins Na+ i Cl-. Els resultats obtinguts van ser prou interessants com per seguir treballant en el tema. A més, es va explorar l'aplicabilitat de dues diferents llengües electròniques en el monitoratge mediambiental in-line amb transmissió de dades per radiofreqüència. La primera d'elles per a la determinació simultània i en temps real dels ions NH4+, K+, Na+, Cl- i NO3- en un reactor continu de tanc agitat que simulava les condicions de biodegradació naturals, i la segona, per a la determinació simultània i en temps real dels cations NH4+, K+ i Na+ en la presa mexicana d'Ignacio Ramírez. Els bons resultats obtinguts van permetre demostrar l'aplicabilitat de les llengües electròniques desenvolupades com a sistemes de mesura remota en aplicacions mediambientals. En totes aquestes aplicacions en camp, es va posar especial èmfasi en corregir l'efecte de la temperatura i les derives de la resposta dels elèctrodes.Finalment, i per tal de tornar a la línia de recerca inicial, es va desenvolupar amb èxit una nova llengua electrònica amb biosensors per a la quantificació d'urea, creatinina, NH4+, K+ i Na+ en mostres clíniques. En aquest cas els biosensors de creatinina desenvolupats estaven basats en l'enzim creatinina deiminasa i el model de resposta, que estava basat en XNA, va permetre la determinació simultània de les cinc espècies, deixant el sistema a punt per a passar a estudis en hospitals. / Chemical sensors have nowadays a renewed interest due to the increasing current needs of the society for having more and better analytical information. However, the lack of specific ideal sensors for a determinate species brought to our research group to explore the possibilities of the electronic tongues. These analytical systems, bio inspired in the sense of taste, consider a set or array of sensors and/or biosensors with cross selectivity, and not only one sensor. The rich obtained information is later treated with tools of multivariable calibration to extract the useful analytical information.The present doctoral thesis started focusing on the development of potentiometric electronic tongues based on arrays of biosensors for the first time in our group. Precisely, an electronic tongue was constructed for the simultaneous determination of urea, NH4+, K+ and Na+ in clinical samples. Firstly, different urea biosensors based on the enzyme urease were manufactured and characterized. Once demonstrated their suitability to be implemented in an array, two different models of response based on artificial neural networks (ANN) and partial least squares were constructed. The results showed a better capacity of prediction in the case of the model with ANN, which allowed the determination of urea concentration without the need of eliminating the alkaline interferences.With the experience acquired with this first system, other applications of the potentiometric electronic tongues were studied. Firstly, the construction of integrated arrays of potentiometric sensors by using the screen-printing technique was considered in collaboration with the Centro de Investigación y Estudios Avanzados of Mexico. This technique allows the miniaturization and the massive production of arrays. This array served to develop an electronic tongue for the simultaneous quantification of NH4+, K+ i Na+ ions in environmental samples. Also, the use of an electronic tongue was proposed for the first time in the monitoring of the nutrient solution composition produced by a hydroponic greenhouse, thanks to collaboration with researchers of the Institut de Recerca i Tecnologia Agroalimentària of the Generalitat de Catalunya. The idea was to optimize an electronic tongue for the simultaneous real-time determination of the fertilizer ions NH4+, K+, NO3- and PO43-, and the saline ions Na+ and Cl-. The obtained results were so interesting to continue working on the subject. Moreover, the applicability of two different electronic tongues was explored in environmental in-line monitoring with data transmission for radio frequency. The first of them was used for the simultaneous real-time determination of NH4+, K+, Na+, Cl- and NO3- ions in a continuous stirred-tank reactor that simulated the natural biodegradation conditions; and the second one, for the simultaneous real-time determination of the cations NH4+, K+ and Na+ in the Ignacio Ramírez Mexican dam. The good results obtained allowed to demonstrate the applicability of the developed electronic tongues as systems for remote measurement in environmental applications. In all these applications carried out of the laboratory, special attention was paid in compensating for temperature effects and response drifts.Finally, and in order to come back to the initial-research line, a new electronic tongue was successfully developed using biosensors for the quantification of urea, creatinine, NH4+, K+ and Na+ in clinical samples. In this case creatinine biosensors were based on the enzyme creatinine deiminase and the model of response based on XNA allowed the simultaneous determination of the five species, leaving the system ready to be used in hospital studies.

Una nova escenografia, a partir de l'aplicació de les noves tecnologies de la imatge, es va evidenciar en les pantalles de diversas cadenas de la televisión española en la darrera dècada del segle XX. Definim l'escenografia electrònica com "el continent, l'embolcall d'un produte audiovisual. Aquest embalatge, generat per mitjans electrònicos acompanya al presentador / actor / comunicador i només es fa present en el visionat final de la pantalla del televisor". L'escenografia, i per extensió tot alló que té a veure amb la imatge, és un dels constituents fonamentals d'un programa de televisió. Malgrat aquesta importància manifesta, els estudis al voltant de la imatge són els grans absents en el món de la investigació que se centra més en l'anàlisi dels continguts, segurament per una major facilitat per acotar-los i mesurar-los. Els usos escenogràfics que permeten les noves tecnologies, aquest conjunt inesgotable d'imatges que sorgeixen dels ordinadors en la seva aplicació infogràfica, estan creant noves formes de treballar i de veure la televisió. Aquests usos inèdits (l'escenografia electrònica formava part ja de la informació meteorològica) van servir per a plantejar la hipòtesi de partida del treball d'investigació que considera aquesta tipologia escenogràfica electrònica com la genuïnament televisiva, aplicable amb facilitat als gèneres més específicament televisius. Tot i aquesta facilitat en la implementació, l'escenografia electrònica implica uns canvis en la producció televisiva en general i en l'actuació dels presentadors de televisió en particular que necessiten d'unos assajos previs, d'una coreografia determinada, per a gestionar l'escenografia que, en el seu contacte directe, no existeix.L'estudi està basat en l'anàlisi de dues setmanes mostra (1997 i 1999) d'enregistrament de set canals de televisió generalista de l'estado espanyol (TVE, La 2, TV3, Canal 33, Tele 5, Antena 3 TV i Canal + en les seves emissions en obert). Del global d'aquests enregistraments se n'extreuen les dades d'aquells programes construits amb escenografia electrònica. En l'anàlisi final s'observa que els programes infantils treballen amb una escenografia més imaginativa i amb una coreografia interpretativa, que cobreix uns continguts nous. D'altra banda, els programes d'informació meteorològica ofereixen una escenografia informativa amb coreografia demostrativa per a transmetre uns continguts explicatius. Els programes construits amb escenografia electrònica col·loquen aquest element como el principal i cohesionador de la imatge televisiva. Així, els enquadraments que propicien els tradicionals plans curts, obligats per les petites dimensions de la pantalla del televisor, desapareixen amb l'escenografia electrònica que necessita fer-se evident; amb aquest canvi de protagonisme el presentador passa a un segon terme i li està subordinat: l'escenografia electrònica reclama ser mostrada. La implantació de l'escenografia electrònica, amb un gran poder d'atracció entre els espectadores, sobretot joves, és encara molt limitada i depén de factors creuats. / A new scenery, starting from the application of the new technologies of the image, was evidenced in the screens of diverse chains of Spanish television in the last decade of the XX century. We define the electronic set as "the continent, the encircling of an audiovisual product. This encircling one, generated by electronic means accompanies the bearer / actor / communicator and only it becomes present in the final sight of the screen of the television." The scenery, and for extension everything that that has to do with the image, is one of the fundamental constituents of a television program. In spite of this apparent importance, it is surely absent one of the big ones in the world of the investigation that is centered more in the analysis of the contents, for a bigger easiness to delimit them and to measure them. The scenery uses that allow the new technologies, that inexhaustible group of images that you/they arise of the computers in its infographic application, is creating new forms of working and of seeing the television. These unpublished uses (it was already part of the meteorological information) they were good to outline the departure hypothesis that considers this tipology electronic sets as the genuinely television one, applicable with easiness to the more goods specifically television. In spite of this easiness in the implementation, the electronic scenery implies some changes in the television production in general and in the performance of the television bearers in particular that they need of some previous rehearsals, of a certain choreography, to negotiate the scenery that, in its direct contact, it doesn't exist. The study is based on two weeks sample (1997 and 1999) of recording of seven channels of television of the Spanish state (TVE, The 2, TV3, Channel 33, Tele 5, Antenna 3 TV and Channel + in its emissions in open) Of these recordings the data of those built programs are extracted with electronic scenery. In the final analysis it is observed that the infantile programs offer an imaginative scenery with an interpretive choreography that covers some new contents. On the other hand, the programs of meteorological information offer an informative scenery with demonstrative choreography to transmit some explanatory contents. The built programs with electronic scenery place this element like the main of the television image. This way, the traditional short alignments, forced by the small dimensions of the screen of the television, disappear with the electronic scenery that he/she needs to become evident; the bearer he is subordinate and the scenery claims to be shown. The installation of the electronic scenery, with great power of attraction among the spectators, overalls youths, it is even very limited and it depends on crossed factors.

El objetivo de esta tesis es la implementación de sensores de alta resolución, formados por sistemas micro/nano electromecánicos integrados monolíticamente, basados en palanca como elemento transductor y utilizando para la fabricación tecnologías de silicio. En concreto, se determinará la tecnología de fabricación óptima para la implementación de sensores basados en palancas, para aplicaciones en aire o vacio y líquido. Se establecerán las técnicas de detección y excitación adecuadas para los sensores basados en palancas. Y se realiza la compatibilización de la tecnología de fabricación de sensores con la tecnología CMOS, de forma que se consiga la integración monolítica del sistema.Para ello, se fabrican tres demostradores distintos, dos de ellos sensores de masa formados por palancas resonantes y un tercer sistema capaz de trabajar en medio líquido para detección electroquímica. En el primer demostrador se fabrica un sensor de masa formado por una matriz de palancas de polisilicio integrado monolíticamente con la circuitería de lectura. Para ello se utiliza como capa estructural uno de los niveles de polisilicio de la tecnología CMOS utilizada (tecnología CMOS CNM25 2P, 2M con dos niveles de metal y dos niveles de polisilicio). Se han diseñado matrices de cuatro y ocho palancas que permiten realizar medidas multiplexadas de cada una de las palancas independientemente y medidas diferenciales. De forma que por un lado se aumenta la versatilidad del sistema y al realizar medidas diferenciales mejora la resolución. Durante el proceso CMOS se definen las áreas de fabricación y como post-proceso se definen los transductores mecánicos. Tras caracterización eléctrica de los sistemas, de este demostrador se concluye que la integración monolítica es posible y se dispone de un sistema versátil, con resolución en masa inferior a los 40 ag/Hz. El segundo demostrador consiste en un sensor de masa formado por palancas resonantes de silicio cristalino. Para utilizar silicio cristalino como capa estructural se desarrolla una nueva tecnología, a partir de sustratos SOI, que permite definir regiones para fabricación de la circuitería CMOS y regiones con estructura SOI para la implementación de los transductores. Una vez definida la tecnología, se implementan sensores de masa resonantes (como en el primer demostrador) con mejores características de la capa estructural. Se ha probado el funcionamiento de dichos sensores con una resolución máxima en masa de 7 ag/Hz. La tecnología desarrollada permite la fabricación de sistemas MEMS/NEMS integrados monolíticamente que utilizan silicio cristalino como capa estructural. Por ultimo se ha desarrollado un tercer dispositivo, que permite trabajar en medio líquido. Se utiliza como elemento transductor una palanca de silicio cristalino. Para detectar la deflexión de la palanca (provocada por estrés superficial debido al depósito de moléculas) se miden variaciones de corriente electroquímica entre la palanca y un electrodo muy próximo a ella dentro de un bipotenciostato. Es preciso que la separación entre dos electrodos sea inferior a los 100 nm, para poder medir esta corriente. Definir estas separaciones supone un reto tecnológico importante, dado que se trata de definir cortes en silicio de una micra de grosor, con anchura inferior a los 100 nm. Se utilizan técnicas de litografía con resolución nanométrica (con microscopio de fuerzas atómicas, AFM y haz focalizado de iones, FIB) combinadas con grabado seco por iones reactivos (RIE) y ataque directo mediante FIB. Se han conseguido los cortes requeridos y se demuestra el funcionamiento del dispositivo. / The objective of this thesis work is to implement high resolution sensors, formed by micro/nano electromechanical systems integrated monolithically, using cantilevers as transducer and silicon technologies for the fabrication. In particular, the optimal fabrication technology is determined to implement cantilever based sensors for air or vacuum applications and liquid ones. Detection and excitation optimal techniques for cantilever based systems are established. The compatibilization between the sensors fabrication and the CMOS technology is obtained, to achieve the on chip monolithic system.To achieve these objectives, three different demonstrators are fabricated. Two of them are mass sensors formed by resonant cantilevers; the third one is a system able to work in liquid with electrochemical detection. The first demonstrator is a mass sensor formed by a polysilicon cantilevers array integrated monolithically with the readout circuitry. As structural layer, one of the polysilicon layers of the CMOS technology is used (this technology is CMOS CNM25 2P, 2M with two polysilicon layers and to metal ones). Arrays of four and eight cantilevers have been designed, these designs allow multiplexed measures for individual cantilevers and differential measures. On one hand the versatility of the system is increased, by the other differential measures increase the sensor resolution. During CMOS process, fabrication areas are defined; transducers are defined as a post process. After electrical characterization of the system, it can be conclude that the monolithic integration is possible, and it is disposed a versatile system, with mass resolution lower than 40 ag/Hz.A mass sensor formed by resonant cantilevers of crystalline silicon forms the second demonstrator. To use crystalline silicon as structural layer a new technology is developed: from SOI (Silicon on Insulator) substrates, different regions are defined to implement the CMOS on bulk silicon and regions with SOI structure to the transducers. Once, the technology is defined, mass sensors are implemented (like in first demonstrator) increasing the characteristics of the structural layer. IT has been proved the working way of these sensors, with a mass resolution of 7 ag/Hz. The developed technology allows a new platform for MEMS/NEMS fabrications, by monolithic integration and using crystalline silicon as structural layer. Finally, a third device has been defined, which allows to work in liquid. As transducer a crystalline silicon cantilever is used. The deflexion of the cantilever (caused by superficial stress due to molecules adherence) is measured by variations in the electrochemical current between the cantilever and an electrode place close to it, inside a bipotenciostat system. The separation between both electrodes must be smaller than 100nm, to measure this current. The definition of this gaps suppose an important technological issue, due that gaps have to be defined in one micron thick silicon, with a wide smaller than 100 nm. Lithography techniques with nanometric resolutions (atomic force microscope, AFM, and focus ion beam, FIB) combined with reactive ion etching (RIE) are used, together with direct etching with FIB.

A través d'aquest treball s'ha realitzat un estudi morfològic de la superfície osteocondral d'empelts osteocartilaginosos procedents del còndil intern de la raça de conill New Zealand. S'han dissenyat tres grups a estudi, un grup control, corresponent als empelts en estat fresc i dos grups a estudi que corresponen als empelts criopreservats mitjançant el medi RPMI sense L-glutamina i els empelts criopreservats mitjançant el medi Krebs-Henseleit modificat.L'objectiu d'aquest treball ha estat obtenir imatges de la superfície osteocondral dels empelts osteocondrals amb un microscopi electrònic de rastreig ambiental i avaluar i comparar els principals aspectes morfològics de la superfície articular d'empelts osteocondrals frescos amb empelts osteocondrals que han estat emmagatzemats amb els dos mètodes diferents de criopreservació, mitjançant un sistema de classificació validat, a partir de les imatges obtingudes amb un microscopi electrònic de rastreig ambiental. la conclusió de l'estudi ha estat que el medi Krebs-Henseleit modificat mostra imatges més pròximes a les obtingudes dels empelts en estat fresc que el seu homòleg en medi RPMI sense L-glutamina. / In this work a morphological study of the osteochondral surface of osteochondral grafts coming from the internal condile of the New Zealand rabbit race has been carried out. Three study groups have been designed, the control group that corresponds to the fresh state grafts, a second one cryopreserved with RPMI without L-glutamine method, and the third one cryopreserved with modified Krebs-Henseleit method. Surface's images of each group have been obtained by means of an environmental scanning electronic microscope and after that they have been classified using a validated scale. Later on we have proceeded to the evaluation and comparison of these images with a statiscally method. In this study we have concluded that the cryopreservation modified Krebs-Henseleit method shows images of environmental scanning electronic microscope more similar to the fresh state than those obtained with RPMI without L-glutamine method. / RESUMEN:A través de este trabajo se ha realizado un estudio morfológico de la superficie osteocondral de injertos osteocartilaginosos procedentes del cóndilo interno de conejo raza New Zealand. Se han diseñado tres grupos de estudio, un grupo control, que corresponde a los injertos en estado fresco y dos grupos a estudio que corresponden a los injertos criopreservados mediante medio RPMI sin L-glutamina y los injertos criopreservados mediante Krebs-Henseleit modificado.Se han obtenido imágenes de superficie de cada grupo mediante un microscopio electrónico de rastreo ambiental y se han clasificado utilizando un método validado por nuestro grupo de investigación, para proceder posteriormente a la evaluación y comparación de dichas imágenes. Se ha concluido en este estudio que el medio de criopreservación Krebs-Henseleit modificado muestra imágenes de microscopia electrónica de rastreo ambiental más próximas al estado fresco que su homólogo mediante RPMI sin L-glutamina.

Metallic deposits can be produced on the surface of silicon crystals by immersion in aqueous solutions containing fluoride and the metallic ions. This work aims to elucidate the general mechanism of the deposition process, based on "in situ" electrochemical measurements under potentiostatic control and "ex situ" microscopic and spectroscopic techniques. The mechanism developed takes into account the classical concepts of semiconductor electrochemistry, as well as the recent advances in the understanding of silicon chemistry. The consequences of this study and its technological applications are also discussed.

This thesis describes a novel column format to be used in pressure-driven reversed-phase liquid chromatography. The column contains an ordered pillar array where the stationary phase is supported, and it is fabricated in cyclo olefin polymer (COP) by means of standard replication techniques. The pillar array column format has shown much better efficiencies than the other traditional liquid chromatography column formats due to the order achieved with the controlled pillar packing. A particularity of this work is that the unmodified surface of the pillars acts directly as the stationary phase due to the high hydrophobicity of the COP.To evaluate the performance of the fabricated column, two different experimental studies concerning the efficiency and the retention properties have been carried out using columns with the same pillar structure but with three different depths. In the first one, the influence of the depth on the band broadening effect along with the extra contribution arising from the top and bottom cover plates has been studied by injection and fluorescence detection of coumarins. In the second study, separations of different coumarin mixtures using varying mobile phase compositions have been monitored to study i) the relation between the retention factor and the ratio of organic solvent in the aqueous mobile phase and, ii) the linear relation between the retention and the surface/volume ratio, which are both predicted in the literature. The results of both studies have been compared to the case of the pillar array column fabricated in non-porous silicon showing even better results for both cases which indicates the potential this polymer column as an alternative to the pillar array silicon columns. This thesis also describes the fabrication process of gold microelectrodes on the surface of the COP. In addition, the microelectrodes have been integrated into a microchannel fabricated also in COP in order to validate its response. In particular, voltammetric measurements have been performed in aqueous and organic (for the first time) media. The obtained results have been compared with the theory showing an almost perfect agreement, which open the door for the possibility to use a microfluidic system entirely made from COP with integrated microband electrodes in organic electroanalysis and in electrosynthesis.Finally, a first step in order to replace the complex optical detection system used in the pillar array column characterization by a more simple electrochemical detection system is described. For that, first results on the integration of the fabricated gold microelectrodes at the end of the COP pillar array column are given at the end of this thesis.KEY WORDS: On-Chip Liquid Chromatography, Cyclo Olefin Polymer, Pillar array column, Gold microelectrodes / En aquesta tesi es descriu un nou format de columna per a ser utilitzat en cromatografia de líquids i feta en polímer de cicloolefina (de l'anglès, COP). La columna està fabricada per mètodes litogràfics de replicació en calent i conté una matriu de pilars ordenats per subjectar la fase estacionària, que simplement consisteix en la mateixa superfície no modificada dels pilars. Això és possible degut a l'alta hidrofobicitat del polímer emprat per a la fabricació del dispositiu.La injecció i detecció per fluorescència de cumarines s'ha fet servir, en una primera instància, per analitzar l'eficiència de la columna. En segon lloc, l'anàlisi de les propietats retentives de la columna s'ha realitzat mitjançant l'estudi de les separacions de barreges de diferents tipus de cumarines.En aquest treball també es descriu el desenvolupament i optimització del procés per a la fabricació de microelèctrodes d'or sobre la superfície del COP. Així mateix, els microelèctrodes s'han integrat dins d'un microcanal fabricat també en COP per a la validació de la seva resposta elèctrica en medi aquós i, per primera vegada, en medi orgànic. Per últim, s'ha estudiat la possibilitat d'integrar els microelèctrodes a la sortida de la columna cromatogràfica fabricada en COP per tal de substituir el complex sistema de detecció òptica per un de més simple basat en la detecció elèctrica dels analits.

The assessment of the electrical properties of biomolecules at the nanoscale becomes necessary for gathering previous basic knowledge and for the control of the biosensor fabrication. I developed instrumentation, protocols, and theoretical frameworks for the nanoscale electrical characterization of biomolecules by AFM. Two novel types of AFM electrical characterizations were developed: electron transport through the biomolecules and dielectric polarization of the biomolecules (each one requires different instrumentation, protocols and theory). I succeeded in obtaining important electrical information on individual biomolecules with implications in electrical biosensor fabrication.KEY WORDS: AFM, Protein, Electrical, Biosensor

En aquesta memòria es presenten diversos treballs d’investigació relacionats amb la robòtica mòbil i diverses tècniques de mesura que permeten obtenir informació d’un entorn no estructurat mitjançant l’ús de càmeres i sistemes làser de mesura de distancies. L’ús de sensors permet que un robot mòbil pugui obtenir informació del seu entorn i realitzar una planificació de trajectòria amb l’objectiu d’aconseguir un fi preestablert. En aquesta memòria es presenta un treball que ha permès crear un sistema de mesura extern de la trajectòria d’un robot mòbil. Aquest sistema es pot usar com element extern de verificació de la trajectòria planificada pel propi robot i, aplicada en el cas de robots de neteja del terra, permet estimar el grau de cobertura del terra i obtenir models de la eficàcia del robot de neteja. Actualment, la captura d’informació de l’entorn d’un robot es basa principalment en la utilització de sistemes de mesura làser que actuen com elements palpadors en un pla (làser bidimensional) i en un volum (làser tridimensional). En aquesta memòria es presenten diversos treballs basats en l’anàlisi de la informació aportada per un làser bidimensional per obtenir informació del entorn. Aquest treballs han derivat en aplicacions específiques com la mesura del volum de biomassa d’un conjunt d’arbres, la mesura i determinació de diversos paràmetres originats pel caminar d’una persona i en la detecció simplificada d’obstacles i objectes en una determinada trajectòria. En aquest últim cas, l’estat actual de la tecnologia làser ha permès proposar una nova aplicació del sistema de detecció d’obstacles i objectes com un sistema d’ajuda per persones cegues o amb visió reduïda. Els resultats obtinguts amb les diverses aplicacions proposades han demostrat la utilitat i versatilitat dels sistemes de mesura basats en visió artificial i en mesura de distàncies mitjançant sensors làser. / En esta memoria se presentan diversos trabajos de investigación relacionados con la robótica móvil y con diversas técnicas de medición que permiten obtener información de un entorno no estructurado mediante el uso de cámaras y sistemas láser de medida de distancias. El uso de sensores permite que un robot móvil pueda obtener información de su entorno y realizar una planificación de trayectoria con el objetivo de conseguir un fin preestablecido. En esta memoria se presenta un trabajo que ha permitido crear un sistema de medición externa de la trayectoria de un robot móvil. Este sistema puede utilizarse como elemento externo de verificación de la trayectoria planificada por el propio robot y, aplicado al caso de robots de limpieza del suelo, permite estimar el grado de cobertura del suelo y obtener modelos de la eficacia del robot de limpieza. Actualmente, la captura de información del entorno de un robot se basa principalmente en la utilización de sistemas de medida láser que actúan como elementos palpadores en un plano (láser bidimensional) o en un volumen (láser tridimensional). En esta memoria se presentan diversos trabajos basados en el análisis de la información aportada por un láser bidimensional para obtener información del entorno. Dichos trabajos han derivado en aplicaciones específicas como la medida del volumen de la biomasa de un conjunto de árboles, la medida y determinación de diversos parámetros originados por el andar de una persona y en la detección simplificada de obstáculos y objetos presentes en una determinada trayectoria. En éste último caso, el estado actual de la tecnología láser ha permitido proponer una nueva aplicación del sistema de detección de obstáculos y objetos como sistema de ayuda para personas ciegas o con visión reducida. Los resultados obtenidos en las diversas aplicaciones propuestas han demostrado la utilidad y versatilidad de los sistemas de medida basados la información obtenida de cámaras y de sistemas láser de medida de distancias. / This memory introduces several research works related with robotic mobile and some measurement techniques that obtain information from an unstructured environment using cameras and laser range systems. The use of sensors in a mobile robot allows the acquisition of information of the environment in order to plan a path to execute a specific task. This memory introduces a work that introduces a system to externally estimate the path of a mobile robot. This system can be used to verify the internal path planed by the mobile robot and, in the specific case of floor cleaning mobile robots, to estimate the coverage of the surface and the efficiency of the cleaning robot. Currently, the information of the environment acquired by a mobile robot is based on the usage of laser measurement systems that operates as tactile elements in a plane (laser bidimensional) or in a volume (laser tridimensional). In this memory, several research works based on the analysis of the data provided by a bidimensional laser are presented. These works have evolved into specific applications as the estimate of tree volume biomass, gait parameters registration and analysis, and obstacle and objects detection as an aid system for blind or visual impairment people. The results obtained in the proposed applications have proved the utility and versatility of the new proposed applications based on the analysis of the information provided by cameras and laser distance sensors.

En aquesta memòria es presenten diversos treballs d'investigació per a la detecció de marques de referència mitjançant l'anàlisi de la informació de l'entorn obtinguda amb imatges en color i amb sistemes de mesura de distància làser. L'ús de sensors LIDAR i càmeres permet definir estratègies per detectar marques de referència que poden ser utilitzades en multitud d'aplicacions. En aquesta memòria es presenten els resultats obtinguts. En primer lloc es proposa una aplicació en què s'utilitza un LIDAR extern per detectar un marcador cilíndric per estimar externament la posició del robot mòbil. En la mateixa línia de treball es proposa una segona aplicació en què les marques a detectar són les cames d'una persona caminant per mesurar la forma de caminar d'una persona el que en un futur pot permetre avaluar la influència de factors externs com malalties i la ingesta d'alcohol en la forma de caminar. En tercer lloc es proposa una aplicació en què s'utilitza una càmera externa per detectar marcadors d'un color determinat. En quart lloc s'ha proposat el desenvolupament d'un nou sistema compacte amb capacitats d'adquisició i processat d'imatges amb l'objectiu de facilitar la detecció visual de marques. / En esta memoria se presentan diversos trabajos de investigación para la detección de marcas de referencia mediante el análisis de la información del entorno obtenida con imágenes en color y con sistemas de medida de distancia láser. El uso de sensores LIDAR y cámaras permite definir estrategias para detectar marcas de referencia que pueden ser utilizadas en multitud de aplicaciones. En esta memoria se presentan los resultados obtenidos. En primer lugar se propone una aplicación en la que se utiliza un LIDAR externo para detectar un marcador cilíndrico y estimar externamente la posición del robot móvil. En la misma línea de trabajo se propone una segunda aplicación en la que las marcas a detectar son las piernas de una persona caminando para medir la forma de andar de una persona lo que en un futuro puede permitir evaluar la influencia de factores externos como enfermedades y la ingesta de alcohol en la forma de andar. En tercer lugar se propone una aplicación en la que se utiliza una cámara externa para detectar marcadores de un color determinado. En cuarto lugar se ha propuesto el desarrollo de un nuevo sistema compacto con capacidades de adquisición y procesado de imágenes con el objetivo de facilitar la detección visual de marcas. / This memory introduces several research works developed to detect reference marks by analyzing environmental information obtained with colour images and laser distance measurement systems. LIDAR sensors and cameras are used to detect reference marks by defining different strategies in a wide range of applications. This memory presents the results obtained. Firstly, an application is proposed to detect external LIDAR cylindrical markers to estimate the position of a mobile robot. The second application proposed is focused on detecting the legs of a person while walking to estimate gait and trajectory parameters and to evaluate the influence of illness and moderate alcohol ingestion on gait parameters. Thirdly, an application using an external camera is proposed to detect markers of specific colours. The last application involves the development of an embedded real-time system with image acquisition and image processing capabilities to facilitate the visual detection of marks.