La Tesi Doctoral amb el títol "Tècniques de preconcentració combinades amb l'electroforesi capil·lar per a la determinació d'antibiòtics beta-lactàmics" s'ha basat en el desenvolupament de diferents estratègies per a millorar la sensibilitat de l'electroforesi capil·lar. Aquestes estratègies s'han aplicat a la determinació d'antibiòtics beta-lactàmics en diferents matrius.Els antibiòtics beta;-lactàmics són uns fàrmacs àmpliament utilitzats tant en humans com en animals amb finalitats terapèutiques i profilàctiques. A més, en veterinària també s'empren com a promotors del creixement. Degut al seu extens ús i a que sovint no són completament metabolitzats per l'individu tractat amb aquests fàrmacs, ha sorgit la problemàtica de la seva presència en el medi ambient i en productes alimentaris de consum humà a baixos nivells de concentració. Això ha provocat l'aparició de resistències a aquest tipus d'antibiòtics fet que va lligat a la pèrdua d'eficàcia bacteriana. Així doncs, és important el desenvolupament de mètodes analítics per tal de controlar la presència d'aquests compostos a baixos nivells de concentració.L'electroforesi capil·lar (CE) és una interessant estratègia per a la determinació d'aquests antibiòtics degut al seu elevat poder de separació, bona resolució i gran eficàcia. A més, els volums de reactius, solvents orgànics i mostra que habitualment s'empren són molt baixos i això es tradueix en un baix cost econòmic i un mínim impacte mediambiental. Tot i això, l'CE presenta una limitació important que és la limitada de sensibilitat en la determinació d'analits a baixos nivells de concentració. Amb l'objectiu de millorar la sensibilitat de la tècnica, en la present Tesi Doctoral s'han estudiat diferents estratègies per tal de preconcentrar els analits i així incrementar la seva concentració prèviament a la separació electroforètica.D'entre les diferents opcions per a preconcentrar els analits es destaquen les tècniques electroforètiques, basades en la variació de la mobilitat dels analits en diferents medis, i les tècniques cromatogràfiques que consisteixen, fonamentalment, en la retenció dels analits en un sorbent d'extracció en fase sòlida (SPE) i la posterior elució en un volum de solvent més petit que el de la mostra. En la present Tesi Doctoral s'han aplicat els dos tipus de tècniques en diferents modalitats. Pel que fa a l'aplicació de les tècniques electroforètiques, les diferents opcions estudiades es van establir en funció del mode de separació electroforètica emprat i en el cas de les tècniques cromatogràfiques el paràmetre que es va tenir en compte, va ser el tipus d'acoblament entre l'SPE i l'CE. Finalment, per tal de millorar encara més la sensibilitat de l'CE es va emprar la combinació d'una tècnica electroforètica i una cromatogràfica.Així doncs, s'han avaluat diferents tècniques electroforètiques de preconcentració en la determinació d'antibiòtics beta-lactàmics per electroforesi capil·lar per zones (CZE), cromatografia de microemulsió electrocinètica (MEEKC) i cromatografia micel·lar electrocinètica (MEKC). Tots els sistemes emprats s'han basat en la introducció d'un gran volum de mostra i la posterior eliminació de la matriu de la mostra de forma que en tots els casos s'han millorat els límits de detecció obtinguts.Pel que fa a les tècniques de preconcentració cromatogràfiques, les diferents combinacions entre l'SPE i el sistema electroforètic que s'han utilitzat són: l'off-line, l'in-line i l'on-line. En tots els casos s'ha aconseguit una important millora de la sensibilitat dels mètodes d'anàlisi ja que els límits de detecció obtinguts emprant l'etapa d'SPE són considerablement més baixos. A diferència de les tècniques electroforètiques, en aquest cas, la preconcentració sovint implica una neteja de la matriu de la mostra de forma que ha estat possible l'aplicació dels mètodes desenvolupats a mostres reals tal com aigües de riu o residuals d'hospital i fins i tot matrius biològiques com plasma de vaca. / The thesis entitled "Combination of preconcentration techniques with capillary electrophoresis for determining beta-lactam antibiotics" has been focused in the development of several strategies for improving sensitivity in capillary electrophoresis. These strategies have been applied for determining beta-lactam antibiotics in different matrices. beta-Lactam antibiotics are a family of drug compounds widely used in human and veterinary medicine with therapeutic and prophylactic aims. Moreover, in veterinary medicine they have been used as growth promotors. However, abusive and inappropriate use of antibiotics has led to unexpected problems. On the one hand, they are thought to be responsible for the appearance of bacterial strains that are resistant to antibiotics. As a result, antibiotics can not treat infections efficiently. On the second hand, the presence of antibiotics in the food chain can lead to allergic reactions in certain patients. Therefore, it is important to control their presence in different samples.Capillary electrophoresis (CE) is a good strategy for the determination of these antibiotics due to its high efficiency, resolution and separation power. Moreover, the amount of reagents, organic solvents and sample needed are really small which makes this technique in a cheap and green one. However, CE presents an important drawback, it lacks sensitivity when low concentration levels are needed. To solve this, in the thesis, several strategies have been studied in order to preconcentrate the analytes and then increase their concentration prior to the electrophoretic separation.Among the different options for preconcentrating analytes it is important to emphasize the electrophoretic-based and the chromatographic-based techniques. The first ones are based on the principle of focusing the analytes according to their different velocities in two separate zones inside the capillary. Of the chromatographic techniques, solid-phase extraction (SPE) is the most important and allows a large sample volume with low concentration to be converted into a low sample volume with higher concentration.Both, electrophoretic and chromatographic-based techniques have been applied in this thesis for improving sensitivity. Regarding to the application of the firsts ones, different separation modes were studied. When the chromatographic preconcentration was used, the studies differ in how they combine SPE and CE. In this way different preconcentration techniques have been evaluated by capillary zone electrophoresis (CZE) and micellar and microemulsion electrokinetic chromatography (MEKC, MEEKC). In all the cases, a large sample volume has been introduced into the capillary and then, the sample matrix has been removed in a way that the detection limits decreased.As far as chromatographic preconcentration is concerned, the combinations studied between SPE and CE were: off-line, in-line and on-line. Unlike when the electrophoretic preconcentration is used, by using the chromatographic-based one, the sample preconcentration usually involves a sample clean-up. So, it allows the analysis of real samples like river water, hospital sewage water or even biological matrices like cow plasma. Detection limits considerably decreased so, a great improvement in sensitivity has been achieved. Finally, in order to increase even further the sensitivity in CE, the combination of electrophoretic and chromatographic techniques has been studied.

La Electroforesis Capilar en Fase Micelar (MECC) es una nueva técnica de separación desarrollada a partir de la Electroforesis Capilar en Zona (CZE) y basada en principios tanto cromatográficos como electroforéticos, capaz de separar compuestos aniónicos y neutros conjuntamente: mientras que para los compuestos neutros el fundamento de la separación es similar al de la cromatografía líquida, para los compuestos aniónicos la separación está basada principalmente en sus diferentes movilidades electroforéticas.La presente tesis doctoral se ha planteado con el objetivo principal de profundizar en esta técnica analítica y estudiar su aplicación en la determinación de compuestos de interés medioambiental, concretamente herbicidas de las familias de los fenoxiácidos y las fenilureas y productos derivados de su degradación. Para ello se ha dividido la memoria en 5 capítulos:En el capítulo 1º se realiza una introducción de la técnica CZE, estudiándose fundamentos teóricos de separación y detección y su instrumentación. Finalmente se realiza un pequeño estudio experimental de separación de varios herbicidas fenoxiácidos. Con ello se obtiene una base teórica y experimental sobre la Electroforesis Capilar necesaria para el capítulo 2º, en el cual se profundiza en el análisis mediante MECC. En este capítulo se estudian las bases teóricas de esta técnica y se aplica en la resolución de una mezcla de herbicidas fenoxiácidos y fenilureicos. El estudio de la técnica MECC se completa en el capítulo 3º, donde se optimiza la separación de la mezcla de los herbicidas adicionando a la disolución de trabajo diferentes alcoholes alifáticos. Se discuten las variaciones experimentales observadas y se desarrolla un modelo teórico que explica estas variaciones. En este modelo entran en juego factores como las características fisico-químicas de las micelas y sus variaciones cuando están en contacto con alcoholes lineales.En el capítulo 4º intentamos superar una de las mayores limitaciones de la Electroforesis Capilar que es la falta de sensibilidad. Para ello se desarrollan sistemas de pre-concentración de la muestra on-line, basados en la inyección de grandes volúmenes de muestra y la posterior eliminación de parte la matriz que contiene esta muestra, y sistemas de pre-concentración off-line mediante columnas de extracción en fase sólida de carbono grafitizado. Con estos dos procedimientos de concentración se consigue llegar a las sensibilidades necesarias para utilizar el sistema MECC en el análisis de pesticidas de muestras medioambientales.Toda la información obtenida en los capítulos anteriores es aplicada en el capítulo 5º en un estudio de degradación de varios herbicidas fenoxiácidos y fenilureicos. Para ello se tuvo en cuenta diversas vías de degradación como son la fotodegradación o la hidrólisis, y diferentes condiciones ambientales. Con este estudio se consiguieron datos relevantes en la comprensión de los mecanismos de degradación de los herbicidas estudiados: cinéticas de reacción y constantes de velocidad de degradación, productos de derivados de la fotodegradación y la hidrólisis, etc. / Micellar Electrokinetic Capillary Chromatography (MECC) is a new separation technique developed from Capillary Zone Electrophoresis (CZE) and based on chromatographic and electrophoretic principles. It is able to separate anionic and neutral compounds simultaneously. The separation of neutral compounds by MECC is similar to that by Liquid Chromatography. For anionic compounds, the separation is largely based on its different electrophoretic mobilities. The main objective of this doctoral thesis is to study this analytical technique and its application in the determination of compounds of environmental interest, concretely, phenylurea and phenoxyalkyl acid herbicides and products derived of their degradation. The thesis has been divided in 5 chapters: In the 1st chapter, it is carried out an introduction of CZE procedure, being considered theoretical principles of separation and detection and their instrumentation. It finishes by performing a brief experimental study of separation of several phenoxyalkyl acid herbicides. We obtain a theoretical and experimental basis about Capillary Zone Electrophoresis required in 2nd chapter, in which we examine the analytical technique MECC. In this chapter, the theoretical principles of this technique are developed and applied in the resolution of a mixture of phenylurea and phenoxyalkyl acid herbicides. The study of MECC is completed in 3rd chapter, where the separation of the mixture of herbicides is optimised adding aliphatic alcohols. The observed experimental variations are discussed and explained by a theoretical model. In this model, it is explained factors like the physico-chemical characteristics of the micelles and their variations when they are in contact with aliphatic alcohols. In the 3rd chapter, we try to overcome one of the biggest limitations in the Capillary Electrophoresis: the sensibility. We develop on-column sample pre-concentration systems, based on the injection of a very large volume of sample and the elimination of the sample matrix. We also expose off-column sample pre-concentration systems by means of solid phase extraction cartridge of graphitized carbon black. With these concentration procedures, it was possible to achieve the necessary sensibilities to use MECC system in environmental analysis. All the information obtained in previous chapters is applied in 5th chapter in a degradation study of several phenylurea and phenoxyalkyl acid herbicides. We kept in mind various degradation processes like photodegradation or hydrolysis and different environmental conditions. We reach interesting data to the understanding of degradation mechanisms of the determined herbicides: kinetic of reaction and degradation constants, products derived of photodegradation and hydrolysis, et cetera.

La MDMA és cap de sèrie dels entactògens. El seu consum provoca toxicitat aguda i neurodegeneració a mig/llarg termini del sistema serotoninèrgic. Es postula que la bioactivació metabòlica podria ser responsable del desenvolupament de neurotoxicitat.La MDMA té un centre estereogènic. Es consumeix com a racemat, però els enantiòmers tenen perfils farmacològics diferenciats. A més, la MDMA té una depuració metabòlica enantioselectiva i autoinhibible (CYP2D6). Aquesta tesi presenta l'enantioselectivitat de la depuració metabòlica de la MDMA en consumidors recreatius participants d'un assaig clínic (dosi: 100 mg).Es sintetitzà material de referència i es desenvolupà metodologia per a l'anàlisi enantioselectiu i diastereoselectiu dels compostos.S'estudià l'enantioselectivitat en el metabolisme fins a 48h post-administració, obtenint-se raons (R)-MDMA/(S)-MDMA>1 i en augment amb el temps. Les raons del metabòlits majoritaris foren pràcticament constants i properes a 1, possiblement degut a la inhibició metabòlica del CYP2D6 i a la participació d'altres enzims no enantioselectius. / La MDMA es la cabeza de serie de los entactógenos. Su consumo provoca toxicidad aguda y neurodegeneración serotonérgica a medio/corto plazo. Se postula que una bioactivación metabólica podría ser responsable del desarrollo de neurotoxicidad.La MDMA tiene un centro estereogénico. Se consume como racemato, pero los enantiómeros tienen perfiles farmacológicos diferenciados. Además, presenta depuración metabólica enantioselectiva y autoinhibible (CYP2D6).Esta tesis presenta la enantioselectividad de la depuración metabólica de la MDMA en consumidores recreativos participantes de un ensayo clínico (dosis: 100 mg).Se sintetizó material de referencia y se desarrolló metodología para el análisis enantioselectivo y diastereoselectivo de los compuestos.Se estudió la enantioselectividad en el metabolismo hasta 48h post-administración, obteniéndose relaciones (R)-MDMA/(S)-MDMA>1 y en aumento con el tiempo. Las relaciones de los metabolitos mayoritarios fueron prácticamente constantes y cercanas a 1, posiblemente debido a la inhibición metabólica del CYP2D6 y a la participación de otros enzimas no enantioselectivos. / MDMA is the head of entactogenic compounds. Its consumption causes acute toxicity and mid/long term serotonergic neurodegeneration. It is postulated that a metabolic bioactivation may be responsible for development of neurotoxicity.MDMA has a stereogenic center. It is consumed as a racemate, but its enantiomers have different pharmacological profiles. Also, MDMA presents an enantioselective and self-inhibited metabolic disposition (CYP2D6).The present thesis shows data about enantioselective metabolic disposition of MDMA in recreative consumers that participated in a clinical trial (dose: 100 mg).It was synthesised reference material and it was developed methodology for both enantioselective and diastereoselective analysis MDMA and its main metabolites.It was studied the enantioselectivity in the metabolism after 48h post-administration. (R)-MDMA/(S)-MDMA ratios were >1 and increasing over time. Major metabolites ratios were practically constant and close to 1, possibly because of the metabolic inhibition of CYP2D6 and the role of other non-enantioselective enzymes.