Els pulmons dels mamífers són funcionals gràcies a la presència dels tensioactius pulmonars. Aquesta substància d'extraordinàries propietats d'adsorció, reducció de la tensió superficial i protecció davant d'atacs bacterians està formada per una barreja en la que els components majoritaris són fosfolípids i proteïnes. L'absència d'aquests tensioactius provoca nombroses patologies greus com la síndrome de dificultat respiratòria neonatal (SDR) i la deficiència respiratòria aguda en adults (ARDS), aquesta última provocada principalment per infeccions bacterianes a les vies respiratòries, amb el resultat d’una elevada mortalitat. Actualment, aquestes patologies es combaten amb compostos naturals d'origen boví i porcí o amb derivats sintètics, en ambdós casos amb un cost molt elevat. Els nous tensioactius actuarien 1) mimetitzant l’estructura dels fosfolípids i 2) presentant capacitat antimicrobiana basada en la naturalesa catiònica de l’aminoàcid. La simplicitat dels nous tensioactius pulmonars permetria la seva producció a gran escala i baix cost. - S’han sintetitzat els tensioactius catiònics derivats dels diacilglicerols d’arginina XXRAc (1414RAc i 1212RAc) obtenint resultats satisfactoris, amb rendiments propers al 70% i amb una puresa del 99%. - S’ha estudiat el procés de nebulització per ser aquesta tècnica la més emprada en l’administració dels tensioactius pulmonars per via respiratòria. S’ha determinat la mida de les partícules de les dispersions aquoses formades per un fosfolípid amfòter (DPPC, DMPC) en presència i en absència dels tensioactius sintètics. Els resultats obtinguts han demostrat que l’efecte de la nebulització no afecta en les dimensions de les partícules dispersades. - S’ha realitzat la caracterització fisicoquímica de monocapes, tant d’extensió com adsorbides, dels fosfolípids DPPC i DMPC, en presència i en absència dels tensioactius sintètics XXRAc. El fosfolípid DPPC s’ha emprat com a component majoritari dels tensioactius pulmonars, mentre que el fosfolípid DMPC s’ha estudiat per ser un homòleg estructural de cadena més curta. S’ha demostrat l’existència d’un fort sinergisme entre els dos components de la mescla i, en condicions polsants, s’ha evidenciat la no desorció dels components tensioactius cap a la subfase, estabilitzant així la interfase aire/aigua que simula la interfase present al pulmó. Petites addicions del tensioactiu 1414RAc acceleren el procés d’adsorció del fosfolípid DPPC, això pot ajudar a resoldre un dels principals problemes en els preparats sintètics de tensioactius pulmonars. - S’ha iniciat una aproximació de l’activitat microbiològica dels nous tensioactius derivats dels diacilglicerols d’arginina emprant un medi de cultiu senzill. Els resultats obtinguts demostren una elevada activitat leishmanicida i una activitat antimicrobiana i hemolítica moderada. S’ha aprofundit en els assaigs microbiològics emprant un medi de cultiu complet i estudiant l’activitat antimicrobiana en un bacteri Gram-negatiu i tres de Gram-positius, així com l’activitat hemolítica, dels tensioactius XXRAc i, a efectes comparatius, dels seus homòlegs no Nα-acetilats (XXR). Aquests resultats evidencien una activitat antimicrobiana dels tensioactius moderada i una activitat hemolítica elevada. També s’ha demostrat una forta dependència entre l’activitat microbiològica i la hidrofobicitat del cap polar del tensioactiu. - S’ha estudiat una estratègia de formulació com a vesícules cataniòniques per tal de reduir la citotoxicitat dels tensioactius sintètics. S’ha evidenciat la formació de vesícules cataniòniques carregades tant negativament com positivament, en funció de la proporció dels components iònics que formen la mescla, amb una zona de precipitació corresponent a la neutralització de càrrega. S’ha observat un comportament insòlit ja que a petites addicions de tensioactiu s’observa un increment en el valor absolut del potencial-ζ respecte a les vesícules del fosfolípid aniònic que s’atribueix a una disminució del grau d’associació del contraió sodi a les vesícules. Els resultats obtinguts constitueixen una base sòlida per, mitjançant la formulació de sistemes cataniònics, reduir la citotoxicitat dels tensioactius, obrint així possibles aplicacions clíniques per tractaments de malalties infeccioses.

La inulina és un polímer (polifructosa) polidispers i relativament petit que s’extrau de les arrels de la xicoira. Recentment, s’ha observat un interès creixent per part de la indústria per introduir productes més bons, més biodegradables i més biocompatibles en les seves formulacions. En això, la modificació hidrofòbica de polisacàrids a donat i està donant lloc a una gran varietat de productes molt interessants. La inulina modificada hidrofòbicament (HMI) té una gran capacitat per estabilitzar sistemes dispersos com ara emulsions oli en aigua, dispersions de sòlids en líquids, films, etc. Per això, diverses indústries s’han interessat per la incorporació de l’HMI com a tensioactiu polimèric en els seus processos i productes. Inspirat en la química sostenible, l’objectiu principal d’aquesta tesi doctoral és l’obtenció de inulina modificada hidrofòbicament (HMI) en medi aquós. Aquest procés es duu a terme en un sol pas mitjançant reaccions químiques catalitzades per una base entre els hidroxils de la inulina i el grup reactiu terminal de cadenes alquíliques llargues i un. A escala industrial, l’HMI es produeix en presència d’un dissolvent orgànic capaç de solubilitzar tots els agents de reacció. Per tal d’aconseguir la eliminació del dissolvent orgànic del procés, s’han modificat sistemàticament paràmetres com el tipus de grup reactiu, la longitud hidròfobs de les cadenes alquíliques, el tipus i contingut de catalitzador bàsic, la temperatura de reacció, la polaritat del medi, així com la presència de catalitzadors micel•lars. Com a resultat d’aquesta optimització1-3), s’ha descrit una metodologia innovadora que permet l’obtenció d’HMI en medi aquós. Aquesta modificació permet introduir un ventall ampli de característiques hidrofòbiques amb temps raonablement curts i eficiències superiors al 60%. Els mecanismes relatius a les reaccions de modificació hidrofòbica també s’han proposat. Els productes sintetitzats són d’especial interès tant a nivell industrial com a nivell científic, per això la segona part d’aquesta tesi doctoral inclou la seva caracterització fisicoquímica. S’ha demostrat que els HMI sintetitzats són tensioactius polimèrics, s’agreguen i tenen propietats equiparables al HMI comercial basat en la inulina, Inutec®SP1. Addicionalment, també s’ha estudiat la seva interacció amb sistemes vesiculars amb la finalitat d’explorar possibles camps d’aplicació fins ara desconeguts per l’HMI. En aquesta línia, s’ha determinat que la presència de petites quantitats d’HMI produeix una reducció important de la viscositat del sistema DDAB/H2O, la qual cosa s’ha pogut relacionar amb canvis de la microstructura del sistema. Finalment, a partir de les conclusions d’aquesta tesi es poden obtenir tensioactius polimèrics basats en la inulina en medi aquós i es pot esperar que els HMI sintetitzats puguin tenir aplicació en la formulació de vehicles d’alliberament controlat en biomedicina. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1) Morros, J., Levecke, B. & Infante, MR, (2010). Chemical hydrophobic modification of inulin in aqueous media: Synthesis of β-hydroxyalkyl ethers of inulin. Carbohydr. Polym. 81, 681–686. doi:10.1016/j.carbpol.2010.03.039 2) Morros, J.; Levecke, B.; Infante, M. R. (2010) Synthesis of β-hydroxyalkyl ethers of inulin in aqueous surfactant media. Carbohydr. Polym. 82, 1168-1173. doi:10.1016/j.carbpol.2010.06.050 3) Morros, J., Levecke, B., Infante, M. R. (2011). Hydrophobically modified inulin from alkenyl succinic anhydride in aqueous media. Carbohydr. Polym. 84, 1110-1116. doi:10.1016/j.carbpol.2010.12.077 / SYNTHESIS OF BIOPOLYMERIC SURFACTANTS BASED ON INULIN IN AQUEOUS MEDIA Recently, a growing interest from industry, especially in cosmetics and pharmaceutics, to introduce bio based products in their formulations has been observed. The replacement of petroleum based products by bio based products reduce the environmental impact because the latter are made from sustainable feedstock and are easily biodegraded. A relatively small and polydisperse polyfructose extracted from chicory with several hydrophobic chains attached along its backbone named hydrophobically modified inulin (HMI), has focused a special interest concerning surfactant technologies. HMI products have excellent properties as stabilizing agents in many disperse systems such as o/w emulsions, solid dispersions or films. In order to increase the sustainability of these products, the aim of this doctoral thesis was to synthesize biopolymeric surfactants based on inulin (HMI) in aqueous media. The hydrophobic modification of inulin was carried out in one-step synthesis through chemical reactions catalysed by base. This reaction occurs between some activated hydroxyl groups of the inulin backbone and the electrophilic end-group of long alkylic chains. At industrial scale, HMI is produced in presence of an organic solvent able to solubilise all reagents. To achieve the organic solvent removal from the process, several reaction parameters such as the type of reactive end-group, the length of the hydrophobic chains, the type and the amount of basic catalyst, the reaction temperature, the polarity of the reaction media, as well as the presence of surfactants have been optimized. As a result of this optimization1-3, it has been described a new methodology that allows getting HMI in aqueous media. A wide range of hydrophobic chain lengths, reasonably reaction times and relatively good reaction efficiencies, higher than 60%, have been reached satisfactorily with the help of cationic surfactants acting as micellar catalysts. Related reaction mechanisms have been also proposed. Additionally, our HMI have been characterized as a polymeric surfactants and as vesicle interacting polymer. Surface tension profiles, zero-shear viscosity and SAXS of HMI aqueous solutions were measured. The influence of little amounts of HMI over the vesicle forming system DDDAB/H2O, has been related to dramatic changes on the micro-structure of the system, which would have some specific application on drug delivery vehicles formulations. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 Morros, J., Levecke, B. & Infante, MR, (2010). Chemical hydrophobic modification of inulin in aqueous media: Synthesis of β-hydroxyalkyl ethers of inulin. Carbohydr. Polym. 81, 681–686. 2 Morros, J.; Levecke, B.; Infante, M. R. (2010) Synthesis of β-hydroxyalkyl ethers of inulin in aqueous surfactant media. Carbohydr. Polym. 82, 1168-1173. 3 Morros, J., Levecke, B., Infante, M. R. (2011). Hydrophobically modified inulin from alkenyl succinic anhydride in aqueous media. Carbohydr. Polym. 84, 1110-1116.

[ES] La presente tesis doctoral lleva por título La estampa líquida. El tensioactivo como medio de expresión artístico. Reúne la investigación de diversos artistas, cuyas obras surgen a partir de las posibilidades creativas de un químico tensor. Son el reflejo de nuevas estrategias y de la incorporación de nuevos materiales como medio creativo contemporáneo, y que tomamos como referentes para la invención de un nuevo método de entintado calcográfico. Esta indagación toma como punto de partida los conceptos de tiempo y espacio, dos términos inherentes y complementarios, consecuencia directa del rastro y la huella derivada de una realidad social. La Modernidad líquida, categoría que define este estado actual y figura de cambio constante y de interinidad, acuñada por el sociólogo Zygmunt Bauman, nos sirve como metáfora para la interpretación de estos nuevos recursos. Del mismo modo, este ensayo recoge un análisis del diálogo permanente entre aquellos detalles cotidianos y desapercibidos, receptáculos contenedores de un devenir en forma de esfera, representación que adoptamos del filósofo Peter Sloterdijk. Realizamos también, una aproximación a lo que fue una revolución en las vanguardias en el mundo de la gráfica: La técnica de la simultaneidad del color, inventada por el artista británico Stanley William Hayter y proceso primigenio del que surge esta tesis. Asimismo, se examinan aquellas técnicas de creación pictóricas, afines a nuestro estudio experimental, de las cuales nos imbuimos directamente. Como resultado del estudio del efecto de transitoriedad tensioactiva, esta tesis propicia nuestra producción artística personal: Recuerdo del trayecto, que ilustra dicha evolución química a través del tiempo inmortalizado en forma de estampa. / [CA] La present tesi doctoral porta per títol L'estampa líquida. El tensioactiu com a mitjà d'expressió artístic. Reunix la investigació de diversos artistes, les obres dels quals sorgixen a partir de les possibilitats creatives d'un químic tensor. Són el reflex de noves estratègies i de la incorporació de nous materials com a mitjà d'expressió artístic contemporani, i que prenem com a referents per a la invenció d'un nou mitjà d'entintat calcogràfic. Aquesta indagació pren com a punt d'eixida els conceptes de temps i espai, dos termes inherents i complementaris, conseqüència directa del rastre i la petjada derivada d'una realitat social. La Modernitat líquida, categoria que defineix aquest estat actual i figura de canvi constant i de interinitat, encunyada pel sociòleg Zygmunt Bauman, ens servix com a metàfora per a la interpretació d'aquests nous recursos. De la mateixa manera, aquest assaig recull una anàlisi del diàleg permanent entre aquells detalls quotidians i desapercebuts, receptacles contenidors d'un esdevenir en forma d'esfera, representació que adoptem del filòsof Peter Sloterdijk. Realitzem també una aproximació al que va ser una revolució a les Avantguardes en el món de la gràfica: La tècnica de la simultaneitat del color, inventada per l'artista britànic Stanley William Hayter i procés primigeni del que sorgeix aquesta tesi. Així mateix, s'examinen aquelles tècniques de creació pictòriques, afins al nostre estudi experimental, de les quals ens inbuïm directament. Com a resultat de l'estudi de l'efecte de transitorietat tensioactiva, aquesta tesi propicia la nostra producció artística personal: Recuerdo del trayecto, que il·lustra l'esmentada evolució química a través del temps immortalitzat en forma d'estampa. / [IT] La presente tesi di dottorato si intitola La stampa liquida. Il tensioattivo come mezzo di espressione artistica. Nel nostro lavoro intendiamo riunire le ricerche di vari artisti, le cui opere nascono dalle possibilità creative di un tensore chimico. Esse riflettono le nuove strategie e l'incorporazione di nuovi materiali come mezzo creativo contemporaneo, che prendiamo come riferimento per l'invenzione di un nuovo metodo per inchiostrare la matrice calcografica. Questa indagine prende come punto di partenza i concetti di tempo e spazio, due termini intrinseci e complementari, conseguenze dirette e prodotti derivanti da una determinata realtà sociale. La Modernità Liquida, categoria riferita allo status quo della società contemporanea, che rappresenta in costante cambiamento e una condizione ad interim, coniata dal sociologo Zygmunt Bauman, serve come metafora per l'interpretazione di queste nuove risorse. Allo stesso modo, questo saggio cattura un'analisi del dialogo permanente tra quei dettagli quotidiani e inosservati, i contenitori di un divenire in forma di sfera, così come apprendiamo dal filosofo Peter Sloterdijk. Abbiamo anche operato un'approssimazione a quella che è stata una rivoluzione nel mondo della grafica: la tecnica della concorrenza del colore, la cui partenità si ascrive all'artista britannico Stanley William Hayter, primo processo da cui nasce questa tesi. Inoltre, il nostro alvoro esamina anche quelle tecniche di creazione pittorica, simili al nostro studio sperimentale e di cui il nostro lavoro è fortemente impregnato. Come risultato dello studio dell'effetto della transitorietà surfattante, questa tesi promuove la nostra personale produzione artistica, Recuerdo del trayecto, che illustra questa evoluzione chimica attraverso il tempo immortalato sotto forma di stampa. / [EN] This doctoral thesis is named La estampa líquida. El tensioactivo como medio de expresión artístico (The Liquid Print. Surfactant as a resource of artistic expression). It gathers the investigation of different artists whose works arise from the creative possibilities of a tensor chemical. They are the reflection of new strategies and of the incorporation of new materials as a contemporary creative resource, and they are considered an example for the invention of a new chalcographic inking method. This investigation takes the concepts of time and space as a starting point. These concepts are inherent and complementary, a direct consequence of the trace and the print that stem from a social reality. The Liquid Modernity, a category which defines this current state and a symbol of constant change and temporariness, coined by sociologist Zygmunt Bauman, acts as a metaphor for the interpretation of these new resources. Likewise, this essay gathers an analysis of the permanent dialogue between those daily and unnoticed details, containing receptacles of a spherical future, a representation adopted from philosopher Peter Sloterdijk. We also carry out an approximation to what was a revolution in Avant-garde in the world of graphic arts: the technique of viscosity printing, invented by British artist Stanley William Hayter, an original process from which this thesis stems. Additionally, we examine those pictorial techniques of creation, related to our experimental study and from which we are directly influenced. As a result of the study of the effect of surfactant transience, this thesis fosters our personal artistic production: Recuerdo del trayecto, which illustrates this chemical evolution through the time immortalized in the shape of a print. / Simarro Escobar, A. (2020). La Estampa Líquida. El Tensioactivo como Medio de Expresión Artístico [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/152187 / TESIS