Los tensioactivos poseen una estructura química formada por una porción hidrófoba y otra hidrófila. El equilibrio entre ambas es el responsable de los fenómenos de actividad superficial, de agregación supramolecular y de sus múltiples aplicaciones en la industria. Los tensioactivos son muy utilizados en la vida cotidiana. La exposición de la piel y ojos a productos que los contienen puede comportar riesgos por su efecto irritante. También es importante asegurar la inocuidad frente al medio ambiente ya que muchos de ellos acabarán formando parte del ecosistema. La síntesis de tensioactivos derivados de aminoácidos supone una alternativa a los tensioactivos sintéticos convencionales debido a su multifuncionalidad y el uso de materias primas renovables. Se ha evaluado el perfil toxicológico de una familia de tensioactivos aniónicos derivados de la N-alfa,N-epsilon-dioctanoil lisina con diferentes contraiones en su estructura (orgánicos y voluminosos: lisina y tris; inorgánicos y pequeños: sodio, litio y potasio) mediante métodos "in vitro" y se ha estudiado su interacción con las membranas celulares utilizando como modelo el eritrocito. Se han abordado los siguientes objetivos y se han extraído las siguientes conclusiones de cada uno de ellos: 1) Se ha evaluado el potencial efecto irritante dérmico de los tensioactivos mediante citotoxicidad en 3 líneas celulares y determinación de la citocina proinflamatoria IL-1-alfa. Los tensioactivos derivados de lisina presentaban un potencial efecto irritante dérmico menor al de los comerciales utilizados, observándose una tendencia de los tensioactivos con contraiones orgánicos a ser menos citotóxicos y estimular en menor medida la síntesis y liberación de la citocina. 2) El potencial fotoirritante de los tensioactivos se ha evaluado mediante el ensayo de fotohemólisis. Los derivados de lisina no provocaron efecto fototóxico, cuya propiedad permite su aplicación en preparados cosméticos o farmacéuticos de aplicación tópica, incluidas las cremas solares protectoras. 3) El potencial efecto irritante ocular se ha determinado mediante el ensayo de hemólisis como alternativa al ensayo de Draize. Los derivados de lisina resultaron menos hemolíticos y presentaron menor capacidad de desnaturalizar la hemoglobina que los comerciales utilizados y se pueden clasificar como ligeramente irritantes a nivel ocular. Los tensioactivos con contraiones orgánicos presentaron una tendencia a ser menos hemolíticos. 4) La toxicidad acuática de los tensioactivos se ha valorado mediante el ensayo de inmovilización en Daphnia magna. Las sales de Tris y de litio fueron las menos tóxicas y no se encontraron diferencias según la naturaleza del contraión. 5) La actividad antimicrobiana se ha determinado mediante el ensayo de susceptibilidad antimicrobiana. Los derivados de lisina, independientemente de su contraión, mostraron una baja actividad antibacteriana pero fueron más activos frente a las levaduras. Estas propiedades les hacen buenos candidatos para aplicaciones tópicas dado que respetarían la flora bacteriana de la piel. 6) Se ha estudiado su interacción con la membrana celular mediante hemólisis hipotónica y fluidez de membrana. Todos los tensioactivos protegieron frente a la hemólisis hipotónica y únicamente las sales de lisina, tris y potasio incrementaron la fluidez de la región externa de la membrana. Por tanto, no parece existir ninguna relación entre la protección frente a la hemólisis hipotónica y los cambios de fluidez en la membrana. No se ha podido establecer una relación entre la naturaleza química del contraión y sus efectos sobre la membrana.La conclusión final ha sido que los derivados de lisina constituyen una alternativa prometedora a los tensioactivos aniónicos comerciales ya que han demostrado ser poco irritantes a nivel ocular y dérmico y no tener acción fotoirritante. Por tanto, estas propiedades les hacen buenos candidatos para ser incluidos en preparados de aplicación tópica, además de constituir una clase de tensioactivos respetuosos con el medio ambiente. / Surfactants are common constituents in many topical drugs and cosmetics. Application of active ingredients and pharmaceuticals additives may cause ocular and skin irritation; the majority of irritant responses to personal-care products are presumed to be caused by surfactants. Besides, some surfactants can pose toxicity problems for aquatic organisms due to their high polarity. As a result of increasing environmental and toxicological concerns, there is great industrial demand for high-performing surfactants with low toxicity. One interesting strategy to minimize environmental and irritant effects involves the synthesis of amino acid-based surfactants with analogues structures to natural compounds.The toxicological profile of anionic lysine-based surfactants with different counterions has been investigated: 1) Skin irritation potential has been evaluated by cytotoxicity in cell cultures and IL-1-alpha production as an inflammatory indicator. Surfactants were less irritant than commercial ones, with a light trend to surfactants with heavy counterions to be less cytotoxic and less potent in stimulating IL-1-alpha synthesis and release. 2) Surfactants were not phototoxic as evaluated by photohemolysis. Therefore, they can be used in topical formulations, including sun protectors. 3) Lysine derivatives were less hemolytic and less denaturing of hemoglobin than commercial surfactants by evaluating their ocular potential by hemolysis. Our surfactants can be classified as slight irritants. 4) Aquatic toxicity results by "Daphnia magna" immobilisation test revealed that 77KT and 77KL were the less toxic. 5) Antimicrobial activity by determining the minimal inhibitory concentration showed low antibacterial activity of lysine derivatives but high activity against yeasts, independently of the counterions. Therefore, they could respect skin bacterial flora in topical applications. 6) Surfactant-membrane interactions have been studied by hypotonic hemolysis and membrane fluidity. All surfactants protected against hypotonic hemolysis but solely 77KK, 77KT and 77KP increased membrane fluidity of the external region of the lipid bilayer. The counterion did not affect membrane fluidity. It could not be found a relationship between hypotonic protection and membrane fluidity. To sum up, lysine derivatives are a promising alternative to commercial surfactants due to their low ocular and dermal irritation potential and no phototoxic action. Therefore, they can be included in topical products without involving environmental risk.

L'abril de 1998, durant l'accident miner d'Aznalcóllar, més de 6 milions de m3 de llots i aigües àcides altament contaminades amb metalls pesants van ser vessats al riu Guadiamar (Sevilla), destruint els ecosistemes fluvials al llarg de 60 km. Després de l'accident, es van implementar diferents tasques de neteja del material vessat i de restauració.Aquesta tesi pretén documentar el procés de recuperació ecològica del riu Guadiamar durant els cinc anys posteriors per així poder valorar tant els efectes de les pertorbacions com de les mesures de restauració aplicades. S'intenta fer una avaluació global de l'estat del sistema, tenint en compte els aspectes abiòtics que poden influenciar a les comunitats aquàtiques (qualitat de les riberes i de l'hàbitat fluvial, i qualitat fisicoquímica de l'aigua i els sediments) i els aspectes biològics resumits en l'estudi de les comunitats de macroinvertebrats. A conseqüència del tipus de contaminació vessada metalls pesants, bioacumulables i sovint tòxics a baixes concentracions era imprescindible l'estudi dels efectes dels metalls sobre la fauna aquàtica per poder valorar l'estat global de l'ecosistema. Per això, s'estudià també l'acumulació de metalls en macroinvertebrats.L'estudi es realitzà entre el juliol de 1998, tres mesos després de l'accident, i el juliol de 2003, més de cinc anys més tard, amb un total de 18 mostrejos a 10 punts diferents del riu Guadiamar repartits entre una zona pròpiament fluvial i una zona de maresma.Els resultats mostren com la qualitat de les riberes i dels hàbitats fluvials és dolenta als punts afectats per la mina. Al llarg dels cinc anys, s'observa una recuperació de la qualitat física en els punts afectats de la zona fluvial; les riberes milloren però encara es mantenen en un estat dolent; els hàbitats fluvials, en canvi, recuperen valors elevats de qualitat a partir del segon o tercer any després de l'accident, segons el punt. A la maresma, riberes i hàbitat mantenen una qualitat semblant durant tot el període d'estudi.La qualitat fisicoquímica del tram afectat és dolenta. Prop de la mina es mantenen nivells de metalls en aigua i sediments molt elevats, i un pH àcid que recupera la neutralitat uns 15 km aigües avall. Més avall, entre 20 i 30 km sota les mines, la contaminació metàl·lica és moderada, però en canvi s'afegeix una contaminació orgànica elevada. Al tram inferior, entre 40 i 60 km de les mines, la contaminació minera és baixa i l'orgànica, moderada.La contaminació minera actual prové principalment de l'activitat present i passada de la mina, ja que els nivells actuals de contaminació són semblants als dels anys 80, abans de l'accident.Als punts afectats la comunitat de macroinvertebrats està molt empobrida. Els grups taxonòmics més afectats són els efemeròpters, plecòpters, tricòpters, crustacis i mol·luscs, i l'hàbitat més afectat, el reòfil. Al llarg del temps, les comunitats del tram intermig es recuperen lleugerament però previsiblement, no es recuperaran completament fins que la qualitat fisicoquímica sigui bona, malgrat que els hàbitats s'hagin recuperat.Els macroinvertebrats acumulen concentracions de metalls elevades que tendeixen a disminuir al llarg dels cinc anys d'estudi. Malgrat tot, actualment encara són elevades fins a 15 km aigües avall de la mina i a tot el riu s'hi poden detectar traces d'alguns metalls a concentracions superiors que les de control. Els tricòpters Hydropsyche i alguns odonats destaquen per acumular concentracions de metalls superiors a les d'altres tàxons, mentre que crustacis i mol·luscs presenten més coure. En general, els organismes detritívors seguits dels herbívors acumulen més que els carnívors.Entre un 33 i un 75% de la concentració total de metalls en els Hydropsyche forma part del contingut intestinal i és excretada en 24 hores de purga. Tot i així, les concentracions segueixen sent en general més elevades als punts afectats que als controls. Els Hydropsyche són doncs uns bons organismes per a ser utilitzats com a indicadors de la contaminació minera. / As a consequence of the Aznalcóllar mine accident in April 1998, more than 6 million m3 of mud and water with low pH and high metal concentrations were spilled into the Guadiamar River (SW Spain). Consequently, 60 km of the river ecosystem were destroyed. This work wants to assess the recovery of the ecosystem including abiotic and biotic aspects, as well as measuring metal accumulation in aquatic organisms. The riparian zone and fluvial habitat characteristics, the physico-chemical parameters of water and sediments, the macroinvertebrate community composition and structure, and the bioaccumulation of metals in macroinvertebrates were studied in 10 sampling sites and 18 occasions between July 1998 and July 2003.The results showed bad quality levels of riparian zone and fluvial habitats at all affected sites, but also a bit recovery of the quality along the five years. The physico-chemical quality was also bad. Near the mine, high metal concentrations and low pH were recorded during all sampling period; 15 km downstream, the pH was neutral and metals were high; between 20 and 30 km downstream, mine pollution was medium, but organic pollution coming from urban and agro-industrial wastes affected this reach; the latest 30 km presented low mine pollution and moderate organic pollution.The macroinvertebrate community was poor at all affected sites, and only recovered a little after five years. Ephemeroptera, Plecoptera, Trichoptera, Mollusca and Crustacea were the most affected taxa, and riffles were the most affected habitat. Also, metal accumulation in macroinvertebrates was high at all affected sites, and decreased a little bit with the distance from the mine and along time. Possibly, the macroinvertebrate community will not recover at all until physico-chemical quality of water and sediments is good, although fluvial habitat quality is good.