El problema de la rectificación AC/DC de la energía eléctrica con criterios de eficiencia de conversión de potencia, baja interferencia electromagnética, bajo contenido armónico en la corriente de línea, factor de potencia cercano a la unidad y regulación de tensión para cargas variables ha sido un tema de interés en los últimos años especialmente por la existencia de regulaciones estrictas sobre máximos permitidos en estas especificaciones.La necesidad de utilizar convertidores electrónicos conmutados en estos sistemas obliga al diseño de controladores para el logro de los objetivos deseados. Se han propuesto en la última década diversos esquemas y técnicas de control para sistemas de este tipo; siendo un requerimiento importante el que los esquemas y técnicas de control empleadas impliquen un bajo costo de implementación. Las implementaciones prácticas de estos controladores sin embargo, presentan algunos inconvenientes que se han reportado en la literatura y que animan a la búsqueda de otros esquemas y técnicas de control.En ésta tesis se presenta y valida mediante simulación y experimentación, un esquema de control para un rectificador AC/DC tipo boost de puente completo que ofrece la posibilidad de convertir el problema no estándar de control derivado de los objetivos en este sistema, en uno estándar de regulación que permite la utilización de técnicas de control lineales y no lineales simples y ampliamente conocidas. Esto se logra gracias a la utilización de una técnica de modelado promediado en el espacio de estados conocida como GSSA. Para la aplicación del esquema propuesto se requiere la construcción de filtros digitales que extraigan en tiempo real de los coeficientes complejos de Fourier para armónicos específicamente seleccionados de las señales. En esta tesis se diseñan filtros que satisfacen esta necesidad con un bajo costo computacional a fin de que la propuesta sea de complejidad similar a las técnicas convencionales.Bajo el esquema de control propuesto, se diseñan y validan algunos reguladores lineales y no lineales para el rectificador boost de puente completo cuyo objetivo es principal es mostrar que el esquema propuesto puede dar origen a la utilización de técnicas de control más simples diferentes a las utilizadas hasta ahora para este mismo problema. / The problem of power electric AC/DC rectification with power conversion efficiency, low electromagnetic interference, low harmonic content in the line current, closer to unity power factor, and voltage regulation for variable loads criteria, has been a topic of special interest in the last years due to the existence of strict regulations on the maximum allowed values for these specifications. The necessity to use electronic switching converters in these systems, forces to the design of controllers for the achievement of the desired objectives. In the last decade diverse schemes and control techniques for systems of this type have been proposed; being an important requirement the one that the used schemes and control techniques they imply a low implementation cost. Practical implementations of these controllers however, present some inconveniences that have been reported in the literature and that they encourage to the search of other schemes and control techniques. In this thesis a control scheme for a full-bridge type boost AC/DC rectifier is presented and validated by means of simulation and experimentation, which offers the possibility to transform the non-standard problem derived from the control objectives into this system, in one standard regulation problem, allowing the use of simpler and broadly well-known lineal and non-linear control techniques. This is achieved thanks to the use of a state space averaged modeling approach known as GSSA. For the application of the proposed scheme, the design of digital filters for the extraction in real time of the complex Fourier coefficients of specifically selected harmonics is required. In this thesis some of these filters satisfying this necessity are designed achieving a low computational cost so that the proposal has a complexity similar to that of the conventional techniques. Under the proposed control scheme some lineal and non-linear regulators for the full-bridge type boost rectifier are designed, being the main objective showing that the proposed scheme can give rise to the use of simpler control techniques different to the utilized ones before for this same problem.

Nos travaux ont visé le développement de biocapteurs hyperfréquences microfluidiques pour l'analyse de fluides biologiques et notamment la mesure de glucose en solution aqueuse avec pour contexte applicatif la mesure de la glycémie humaine. Nous présentons dans un premier temps la modélisation du fonctionnement des biocapteurs développés et de l'interaction fluide/champ électrique sous-jacente afin d'en comprendre les mécanismes et d'optimiser les performances en sensibilité des dispositifs. Ces premiers résultats ont nourri la conception et fabrication de nouveaux biocapteurs hyperfréquences résonants microfluidiques. Nous avons validé expérimentalement les capacités en sensibilité et fiabilité de ces dispositifs pour la mesure de glucose à des concentrations physiologiques. Nous avons de plus démontré que l'ajout de constituants comme le chlorure de sodium ne remettait pas en cause les capacités de mesures de fluides complexes (comme le sang) de nos biocapteurs. Enfin, la dernière partie ouvre vers de nouvelles perspectives permises par les techniques hyperfréquences microfluidiques. Nous pointons ici le pouvoir sélectif de la technique rendant possible la mesure, sur un unique échantillon, de la concentration de plusieurs solutés (glucose et chlorure de sodium). Nous démontrons également que la convergence des techniques de conception et microfabrication hyperfréquence microfluidique et des propriétés des techniques de caractérisation hyperfréquence rend possible la mesure simultanée de plusieurs échantillons de liquides.

Ce travail a pour objectif de contribuer à l'étude du magnétisme dans les oxydes isolants de type AB_2O_6 (A= Fe, Co, Ni; B= Ta, Sb). Ces composés cristallisent dans une structure trirutile et présentent une variété très riche de phases magnétiques. Tous les ordres observés peuvent être classés comme antiferromagnétiques mais diffèrent d'un ordre simple de type Néel. En outre, les substitutions comme Fe_xCo_{1-x}Ta_2O_6, Fe_xNi_{1-x}Ta_2O_6 et Co_xNi_{1-x}Ta_2O_6 conduisent à des domaines de coexistence de phases magnétiques et à des points bicritiques dans les diagrammes de phases T(x). Une caractéristique particulièrement intéressante de ces composés est le caractère quasi-bidimensionnel de leur magnétisme, puisque les ions de métaux de transitions A apparaissent dans des réseaux plans séparés par deux plans d'ions non magnétiques B. Une forte anisotropie de champ cristallin est observée sur les sites magnétiques, résultant de la distorsion axiale des octaèdres d'oxygènes qui entourent ces ions A. Nous avons abordé deux aspects complémentaires: théorique et expérimental. Du point de vue théorique, une reformulation du modèle bidimensionnel jusqu'à present utilisée pour décrire la susceptibilité paramagnétique nous a permi d'obtenir des constants d'échange compatibles avec les types d'ordre magnétique planaire observés. Considérant que le caractère tridimensionnel des structures magnétiques révélées par diffraction neutronique indique l'importance du couplage entre plans, quoique faible, à basse température, nous proposons un modèle tridimensionnel coherent avec les ordonnements observés aussi dans le plan ab qu'au long de l'axe c. Du point de vue expérimental, nous faisons des substitutions sur le site non magnétique pour modifier de façon systematique l'espacement entre les plans magnétiques et, en consequence, le couplage entre eux. En particulier, nous avons synthétisé des composés du type ANb_xTa_{2-x}O_6 avec A = Fe, Ni et Co, restant dans le domaine de stabilité de la phase quadratique, puisque la présence de Nb favorise une phase orthorhombique. Une caractérisation structurale et magnétique de ces systèmes est faite par diffraction de rayons X et de neutrons, complétées par des mesures de susceptibilité magnétique, chaleur spécifique et aimantation en fonction du champ appliqué. Nous étudions également des séries avec Sb à la place de Nb où nous avons également effectué des remplacements sur le site magnétique.

La Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT) combinée avec la méthode de la Symétrie Brisée (BS) est aujourd'hui très utilisée dans le domaine du magnétisme moléculaire pour le calcul des constantes d'échange. Cette méthode (DFT-BS) reste cependant semi-quantitative et elle souffre de défauts déjà discutés dans la littérature. Dans le but de mieux en comprendre l'origine, nous avons réexaminé les contributions physiques qui participent au mécanisme d'échange. Nous proposons alors plusieurs formules analytiques construites suivant deux approches complémentaires (orbitales moléculaires et liaison de valence). Au cours de notre analyse, nous avons soulevé un problème inédit relatif à l'état de symétrie brisée tel que livré par le calcul DFT. Nos modèles seront appliqués au cas des dimères de cuivre(II) et nous verrons comment quantifier les différents paramètres afin de reconstruire les constantes d'échange. Qui plus est, notre travail permet d'établir une correspondance quantitative originale entre les deux approches pré-citées. / Density Functional Theory (DFT) combined with the Broken Symmetry (BS) method is today widely used in the field of molecular magnetism for the computation of exchange coupling constants. But this method (DFT-BS) remains semi-quantitative as it suffers from a series of drawbacks already discussed in the literature. In order to better understand the origin of such problems, we reexamined the physical contributions acting in the exchange phenomenon. We then propose alternative analytical expressions built along two complementary approaches (molecular orbitals and valence bond). During our analysis, we found a new problem linked to the broken symmetry state as it comes out of a DFT calculation. Our models will be applied to copper(II) dimers and we will show how to quantify the different parameters involved in order to reconstruct the coupling constants. Moreover, our work allows for an original quantitative correspondence between the two above-mentioned approaches.

Le sujet de cette thèse porte sur l'étude des propriétés magnétiques de métaux de transition et leurs alliages sous haute pression au moyen de calculs ab initio. D'abord, les résultats de mesures de dichroïsme magnétique circulaire des rayons X (XMCD) au seuil K du nickel et du cobalt sont interprétés. Je montre que les données expérimentales doivent être comparées à celle de l'aimantation d'orbite projetée sur les états ``p''. Je mets en avant que la pression affecte différemment le spin et le moment orbitalaire. Dans le cas de l'alliage FeCo, la transition structurelle s'effectue sous une pression appliquée de l'ordre de 35 GPa. Je propose que l'émergence de l'antiferromagnétisme peut expliquer la disparition du signal XMCD au seuil K du fer et du cobalt. Ensuite, la transformation de phase dans FePd3, induite sous une pression de 12 GPa, est étudiée. Je démontre que le système est décrit par un modèle de Heisenberg étendu, contenant interactions d'échange biquadratiques forts. Selon nos résultats, FePd3 subit une transition de l'etat ferromagnétique à l'état triple-Q non-colinéaire, lorsqu'il est compressé. Enfin, une mise en oeuvre du tenseur des contraintes dans le code BigDFT est présentée. Il est montré qu'un traitement explicite des électrons de coeur permet de réduire considérablement les erreurs introduites par les pseudo-potentiels. Ainsi, les estimations des propriétés structurales peuvent être améliorées. / The subject of the present thesis is the investigation of magnetic properties of transition metals and their alloys under high pressure by means of first-principles calculations. First, the results of the K-edge x-ray magnetic circular dichroism (XMCD) experiments on Ni and Co are interpreted. It is shown that the experimental pressure evolution of the data should be compared with that of the p-projected orbital magnetization. I emphasize that the spin and orbital moments have different behavior upon compression. In the case of FeCo alloy the structural transition occurs under the pressure of 35 GPa. I propose that the emergence of antiferromagnetism can explain the disappearance of the XMCD signal at the Fe and Co K-edges. Then, the phase transformation in FePd3 , induced under pressure of 12 GPa, is investigated. I demonstrate that the system is described by an extended Heisenberg model, containing strong biquadratic exchange interactions. According to the results, FePd3 undergoes a transition from the ferromagnetic to the noncollinear triple-Q state when compressed. Finally, the implementation of the stress tensor in the BigDFT software package is presented. It is shown that an explicit treatment of core electrons can considerably reduce the errors introduced by the pseudopotentials. Thus the estimates of the structural properties can be improved.

Ce travail a pour objectif de contribuer à l'étude du magnétisme dans les oxydes isolants de type AB_2O_6 (A= Fe, Co, Ni; B= Ta, Sb). Ces composés cristallisent dans une structure trirutile et présentent une variété très riche de phases magnétiques. Tous les ordres observés peuvent être classés comme antiferromagnétiques mais diffèrent d'un ordre simple de type Néel. En outre, les substitutions comme Fe_xCo_{1-x}Ta_2O_6, Fe_xNi_{1-x}Ta_2O_6 et Co_xNi_{1-x}Ta_2O_6 conduisent à des domaines de coexistence de phases magnétiques et à des points bicritiques dans les diagrammes de phases T(x). Une caractéristique particulièrement intéressante de ces composés est le caractère quasi-bidimensionnel de leur magnétisme, puisque les ions de métaux de transitions A apparaissent dans des réseaux plans séparés par deux plans d'ions non magnétiques B. Une forte anisotropie de champ cristallin est observée sur les sites magnétiques, résultant de la distorsion axiale des octaèdres d'oxygènes qui entourent ces ions A. Nous avons abordé deux aspects complémentaires: théorique et expérimental. Du point de vue théorique, une reformulation du modèle bidimensionnel jusqu'à present utilisée pour décrire la susceptibilité paramagnétique nous a permi d'obtenir des constants d'échange compatibles avec les types d'ordre magnétique planaire observés. Considérant que le caractère tridimensionnel des structures magnétiques révélées par diffraction neutronique indique l'importance du couplage entre plans, quoique faible, à basse température, nous proposons un modèle tridimensionnel coherent avec les ordonnements observés aussi dans le plan ab qu'au long de l'axe c. Du point de vue expérimental, nous faisons des substitutions sur le site non magnétique pour modifier de façon systematique l'espacement entre les plans magnétiques et, en consequence, le couplage entre eux. En particulier, nous avons synthétisé des composés du type ANb_xTa_{2-x}O_6 avec A = Fe, Ni et Co, restant dans le domaine de stabilité de la phase quadratique, puisque la présence de Nb favorise une phase orthorhombique. Une caractérisation structurale et magnétique de ces systèmes est faite par diffraction de rayons X et de neutrons, complétées par des mesures de susceptibilité magnétique, chaleur spécifique et aimantation en fonction du champ appliqué. Nous étudions également des séries avec Sb à la place de Nb où nous avons également effectué des remplacements sur le site magnétique. / This work aims to contribute to the study of magnetism in insulating oxides of the type AB_2O _6 (A = Fe, Co, Ni, Ta = B, Sb). These compounds crystallize in a trirutile structure and present a rich variety of magnetic phases. All the observed orderings can be classified as antiferromagnetic, but they differ from a simple Néel type order. Moreover, substitutions such as Fe_xCo_{1-x}Ta_2O_6, Fe_xNi_{1-x}Ta_2O_6 and Co_xNi_{1-x}Ta_2O_6 produce several regions of phase coexistence and bicritical points in the phase diagram T vs. x. A particularly interesting characteristic of these compounds is the quasi-two-dimensional nature of their magnetism, since the transition-metal ions A appear in layers separated by two planes of the non-magnetic ions B. They also show strong crystal-field anisotropy on the magnetic sites due to axial distortion of the oxygen octahedra surrounding the A ions. Our approach involves two complementary aspects: theoretical and experimental. From the theoretical point of view, a reformulation of the two-dimensional model used until now to describe the paramagnetic susceptibility allows us to obtain exchange parameters compatible with the observed planar magnetic orderings. Considering that the three-dimensional character the magnetic structures revealed by neutron diffraction indicates that the coupling between planes, although weak, plays an important role to low temperatures, we propose a three-dimensional model consistent with the observed orderings both in the ab plane and along the c axis. From the experimental point of view, we make substitutions on the non-magnetic sites, in order to systematically modify the spacing between planes and, consequently, the coupling between them. In particular, we have synthesized compounds of type ANb_xTa_{2-x}O_6 with A = Fe, Ni and Co, remaining in the stability region of tetragonal phase, since the presence of Nb favors an orthorhombic phase. The structural and magnetic characterization of the systems is done via the X-ray and neutron diffraction as well as measurements of magnetic susceptibility, specific heat, and magnetization as a function of the applied field. We also study series with Sb in place of Nb where we additionally include substitutions in the magnetic site.

Les études couplées de systèmes modèles, portant sur le magnétisme et l’électronique moléculaire, sont des sujets de recherche d’une grande richesse pour comprendre les mécanismes mis en jeu et contrôler les propriétés de nouveaux matériaux moléculaires. En particulier, la détermination de l’interaction d’échange magnétique intramoléculaire et les propriétés électroniques de séries de dérivés de porphyrines interconnectées ou servant de relais ont été étudiées dans ce travail de thèse. L’étude des propriétés magnétiques intramoléculaires a été effectuée par spectroscopie de Résonance Paramagnétique Electronique (RPE) en suivant l’évolution de la susceptibilité magnétique en fonction de la température. Les propriétés électroniques ont été déterminées par électrochimie, spectroélectrochimie et par des méthodes avancées de spectroscopies ENDOR (Electron-Nuclear DOuble Resonance) en onde continue et par HYSCORE (Hyperfine Sub-level Correlation) en onde pulsée. / The study of the magnetic and electronic properties of model systems are of fundamental importance to understand the mecanisms present in molecular materials and to fine-tune the properties of new materials. In particular, the influence of some structural parameters on the intramolecular magnetic interactions found in porphyrin derivatives was studied in this work. Two series of molecules were studied: first the values of the interactions between two porphyrins through an amino linkage were obtained and later the interactions between two oxidized donors through a porphyrin linker were also determined. These electronic or magnetic interactions were studied by coupling electrochemistry, UV-visible-NIR spectroscopy and EPR (Electron paramagnetic resonance) studies. Variable temperature EPR studies, ENDOR (Electron-Nuclear DOuble Resonance) and HYSCORE (Hyperfine Sub-level Correlation) spectroscopies techniques were used to establish a map of the spin density in several compounds.

Nowadays cancer is a devastating illness, so its early diagnosis could represent a powerful advantage in the struggle to eradicate it. The most recent technologies allowed the development of sensing platforms that led to the improvement of diagnosis processes, making it possible to detect tumor markers at very low concentrations. However, there are very few applications that measure analytes of clinical interest in real samples with such low concentrations, with the minimum number of pretreatment steps, and with the possibility of performing parallel tests and in real time. To this purpose, in this doctoral work I developed a platform that combines the most recent advances in plasmonics, microfluidics, nanofabrication and surface chemistry to obtain a highly sensitive and specific biosensing device that is able to detect analyte concentrations of a few ng/mL, with the highest precision and accuracy possible. This device is composed of highly-sensitive nanostructured Localized Sufarce Plasmon Resonance (LSPR) sensors integrated in the microchannels of a microfluidic chip. This Lab-on-a-Chip (LOC) is integrated in an optical platform that allows us to monitor the signals coming from the biorecognition processes that take place on the surface of the LSPR sensors. These sensors are functionalized with a highly selective chemistry that allows the immobilization of the receptors that will detect specifically and selectively the analytes we are interested in. Regarding the sensor, we describe the nanofabrication technique used to build the sensor as well as the study of different systems and the tests that led to choose an ensemble of gold nanorods as the ultra-sensitive sensing element of the platform. We list all the steps we followed in the preparation of the microfluidics devices and the operation protocols of the final LOC. Lastly, we present a wide study, even though preliminar, of different functionalization methodologies to anchor the receptor. We initially performed optimizations and a proof-of-principle test by using an antibody system whose interaction is known as it is an IgC/anti-IgC system for both methodologies. We chose the optimal chemistry based on these results to apply it in the preliminary studies for the detection of tumor markers of high relevance for different types of cancer, such as the prostate-specific antigen (PSA), the alpha-fetoprotein (AFP) and other systems of interest. The obtained results are really promising, as we can detect and quantify these analytes in a very precise way with very low concentration (few ng/mL) in complex matrices like human serum. The platform allows us to detect concentrations and obtain levels of quantification that are comparable to the normal values for blood reported for the analysed systems: this guarantees a promising future for early diagnostics in such systems. Furthermore, we validated these results with techniques, like ELISA, that are widely used for these kind of studies. The work described in this doctoral thesis is an important and big advance in the development of a new generation of ultra sensitive tools that allow the early detection of very low concentrations of tumor markers: this represent an important progress in cancer diagnosis and treatment, as a consequence, a big step forward towards its complete eradication. / El cáncer constituye hoy en día una enfermedad devastadora, cuyo diagnostico precoz representaría una poderosa ventaja en los tratamientos para erradicarla. Las más recientes tecnologías, han permitido el desarrollo de plataformas de sensado que han permitido ir mejorando los procesos de diagnósticos, pudiendo detectar concentraciones de marcadores tumorales, a una muy baja concentración, sin embargo no existen muchas aplicaciones que midan analitos de interés clínico en muestras reales a estos niveles, con los mínimos pasos de pretratamiento y con la posibilidad de realizar ensayos paralelos y en tiempo real. En este sentido, en este trabajo doctoral, se ha desarrollado una plataforma que combina los últimos avances en plasmónica, microfluídica, nano-fabricación y química de superficie para obtener finalmente un dispositivo de biosensado altamente sensible y específico capaz de detectar concentraciones de analitos de unos pocos ng/mL, con la mayor precisión y exactitud posibles. Este dispositivo está conformado por sensores LSPR nanoestructurados altamente sensibles, integrados en microcanales de un chip microfluídico. Este Lab-on-a-Chip (LOC), está integrado con una plataforma óptica que permite el monitoreo de las señales provenientes de los procesos de bioreconocimiento que se dan lugar sobre la superficie de los sensores LSPR. Estos sensores están funcionalizados con una química altamente selectiva que permite la inmovilización de los receptores que detectarán específica y selectivamente a los analitos de interés. Para el caso del sensor, se describe el método de nano-fabricación empleado así como también el estudio de diversos sistemas y los ensayos que llevaron finalmente a escoger un conjunto de Nanocilindros de oro como elemento sensor ultrasensible de la plataforma. Así mismo todos los pasos seguidos en la elaboración de los dispositivos microfluídicos y los protocolos de operación del LOC final. Por último se presenta un amplio estudio, aunque preliminar, de diversas metodologías de funcionalización para el anclaje del receptor. Se realizarón inicialmente optimizaciones y la prueba de concepto empleando un sistema de anticuerpos cuya interacción es conocida como lo es un sistema IgG/anti-IgG para ambas metodologías. Finalmente basados en esos resultados, se eligió la química más óptima para la aplicarla en los estudios iniciales para la detección de marcadores tumorales de gran relevancia relacionados con diversos tipos de cáncer, como el antígeno específico de Próstata (PSA), la alfafeto proteína (AFP) y otros sistemas de interés. Los resultados alcanzados son realmente prometedores, llegando a poder detectar y cuantificar estos analitos de manera muy precisa en muy bajas concentraciones (del orden de pocos ng/mL) en matrices complejas como el suero humano. Las concentraciones que se pudieron detectar y los límites de cuantificación obtenidos con la plataforma están al nivel de los valores normales en sangre reportados para los sistemas estudiados, lo que representa un futuro prometedor en el diagnóstico precoz de los mismos. Así mismo estos resultados fueron validados empleando técnicas como ELISA, que representa una técnica universal ampliamente utilizada en este tipo de estudios.El trabajo realizado en esta tesis doctoral finalmente constituye un importante y gran avance en el desarrollo de nuevas herramientas de última generación ultrasensibles que permitan la detección temprana de muy bajas concentraciones de marcadores tumorales que van asociados al cáncer, constituyendo un importante avance en el diagnóstico de la enfermedad y por ende en los tratamientos existentes que pudiesen erradicarla por completo.

Cette These experimentale examine le transport par effet tunnel entre deux couches ferromagnetiques separees par une barriere isolante ultrafine. L'enjeu de ces travaux est de rapprocher la comprehension theorique, basee sur des systemes ideaux, de la realite experimentale domin´ee par des jonctions comprenant une barriere amorphe. Au moyen de jonctions partiellement ou entierement epitaxiees integrant le materiau La0:7Sr0:3MnO3 dont nous avons confirme la polarisation de spin tunnel quasi-totale, l'influence de la structure electronique de materiaux isolants tels que SrTiO3, Ce0:69La0:31O1:845, TiO2, MgO (epitaxies) et Al2O3 (amorphe) sur le magnetotransport tunnel est mise en evidence. La theorie soutendant ces resultats est testee au moyen de mesures XMCD effectuees sur des barrieres de Al2O3 et MgO. La demi-metallicite de La0:7Sr0:3MnO3 est ensuite utilisee dans des jonctions La0:7Sr0:3MnO3 /SrTiO3 /La0:7Sr0:3MnO3 et La0:7Sr0:3MnO3 /SrTiO3 /Co afin d'affirmer quantitativement le caractere spectroscopique du transport tunnel polarise en spin entre electrodes ferromagnetiques. Ces etudes en tension montrent l'influence de la generation d'ondes de spin lors du transport tunnel sur l'ordre ferromagnetique de l'interface manganate/ isolant proche de sa temperature de transition metal-isolant. Enfin, nous utilisons l'electromigration aux interfaces afin de modifier la densite d'etats et le profil de potentiel des interfaces. Nous montrons comment il est possible de r´ealiser un dispositif aux proprietes de magnetotransport bistables; et nous examinons dans le regime tunnel Fowler-Nordheim les repercussions de ces modifications sur la formation d'etats quantifies au sein de la barriere, et l'evolution du couplage d'echange indirect entre les electrodes ferromagnetiques.

El objetivo general que se ha planteado en este trabajo de tesis ha sido la obtención de nanopartículas magnéticas (NMPs) que puedan presentar aplicaciones biomédicas. El tipo de NPMs desarrolladas han sido, por una parte, magnetoliposomas, y, por otra, un ferrofluido formado por magnetita estabilizada con polietilenglicol (PEG). Como premisas de partida, se ha fijado que cualquier muestra obtenida de tener un tamaño inferior a 200 nm, estabilidad mínima de 24 horas, y un comportamiento propio de los ferrofluidos ante un campo magnético. Sobre aquellos productos que cumplían los citados requisitos se han ido introduciendo modificaciones hasta obtener un producto estable con las propiedades antes indicadas. Se estudiaron dos aplicaciones terapéuticas de las partículas sintetizadas: como sistemas adecuados para terapia hipertérmica, y como sistemas transportadores de fármacos dirigidos bajo la acción de un campo magnético. Los magnetoliposomas obtenidos encapsulaban o bien un ferrofluido aniónico comercial, o bien el ferrofluido obtenido con PEG en liposomas empleando el método de fase reversa seguida de extrusión. Estos liposomas presentaban un diámetro de partícula de unos 200 nm, eran superparamagnéticos, muy estables y con las tasas de encapsulación más elevadas que las obtenidas por otros métodos. Se ha obtenido un ferrofluido por co‐precipitación de sales férricas en presencia de PEG. El PEG no estaba modificado y su interacción con la magnetita es de tipo físico. Se han obtenido nanopartículas de magnetita con un tamaño medio de 12 nm. Se ha estudiado el efecto de hipertermia y termoablación inducida de estas NPMs en fantoms, materiales con propiedades dieléctricas y de permitividad semejantes a los tejidos reales sobre los que se pretende aplicar la terapia. Se comprobó el funcionamiento de los aplicadores de radiación, una guía de onda y una antena de microondas, así como, el uso de las NPMs como potenciadores y como agentes para focalizar la energía en la zona deseada. Se demostró, que utilizando en conjunto el aplicador con las NPMs es posible focalizar la energía sobre el tumor evitando el calentamiento del tejido sano circundante, lograr incrementos de temperatura en el rango terapéutico y controlar los incrementos de temperatura en el tejido. Se ha estudiado la biodistribución de los magnetoliposomas en ratones a los que se les había inducido inflamación. Se confirmó que las NPMs se acumulan principalmente en el foco inflamatorio sin la necesidad de dirigirlos mediante un campo magnético externo. En un segundo estudio se observó que, además, si se le aplica en la zona inflamatoria un campo magnético externo, la cantidad de NPMs aumenta en el exudado, y disminuye en sangre, hígado y bazo. Esto demuestra que los magnetoliposomas pueden ser utilizados como vehículo de transporte, para dirigir fármacos a zonas de interés terapéutico, con lo que podríamos reducir la dosis de fármaco administrada y aumentar la eficacia del tratamiento y prevenir los efectos secundarios. / To obtain magnetic nanoparticles (MNPs) for biomedical applications was the primary objective of this thesis. Two types of MNPs have been developed. On one hand, magnetoliposomes and secondly, a ferrofluid formed by magnetite stabilized with polyethylene glycol (PEG). As a starting premise, samples of 200 nm, 24 h minimum stability and proper behavior of ferrofluids to a magnetic field are set to be the starting premises of this research. Specific modifications have been introduced to products that fulfill these requirements in order to obtain a stable product with the properties mentioned above. Two therapeutic applications of synthesized particles were studied as suitable systems for hyperthermia therapy, and as targeted drug carrier systems under the action of a magnetic field. The obtained magnetoliposomes encapsulate a commercial anionic ferrofluid or the ferrofluid stabilized with PEG inside liposomes using the method of reverse phase followed by extrusion. These liposomes have a particle diameter of 200 nm, are superparamagnetic, very stable and encapsulation rates higher than those obtained by other methods. Using co‐precipitation method of ferric salts in the presence of PEG the ferrofluid was obtained. The PEG was not modified and its interaction with the magnetite is of physical type. MNPs we obtained with an average size of 12 nm. The effect of induced hyperthermia and thermal ablation of these NPMS in phantoms have been studied. Phantoms are materials with dielectric and permittivity properties tissues‐like in which the therapy is intended to be applied. We demonstrated the operation of the radiation applicator, a waveguide and a microwave antenna, and also the use of NPMS as enhancers and agents to focus the energy on the desired area. It was demonstrated the usage of applicator together with the NPMS is possible to focus the energy on the tumor while sparing the surrounding healthy tissue heating. Furthermore an enhanced of the temperature on the therapeutic range and the control of the increases of temperature in the tissue were obtained. We have studied the biodistribution of magnetoliposomas in mice that had been induced inflammation. NPMS was confirmed to accumulate mainly in the inflammatory focus directing without using an external magnetic field in the exudate. Moreover, in a second study it was observed that, if this external magnetic field was applied in the inflammatory area, the amount of NPMS increases in the exudate and decreases in blood, liver, and spleen. This demonstrate that magnetoliposomas can be used as transport vehicle for drug targeting to areas of therapeutic interest, and reduce the dose of drug administered and increases the efficiency of the treatment preventing side effects.