Stroke and traumatic brain injuries are common causes of disability, with loss of nerve tissue due to secondary degeneration, gliosis, and often the formation of cavities that inhibit neural cell growth. Recent attempts at neural cell regeneration have therefore focused on the use of engineering materials that mimic the adult neural stem cell (NSC) niche, in order to establish an adequate environment for neurogenesis and differentiation. However, because the adult mammalian NSC niche has limited regenerative capacities, effective regeneration of the central nervous system (CNS) requires the reconstitution of its embryonic counterpart. Radial glia are bipolar cells with 1-2 µm-thick shafts that form a palisade and span the entire CNS parenchyma serving as substrates for neuronal migration. They contain high levels of glycogen and release L-lactate. Cerebral energy metabolism is a highly compartmentalized and complex process. The adult brain normally uses glucose as its primary energy source. However, before and immediately after birth, lactate is also an important energy source because at this time the level of glucose is low. Over the past decade, a role for lactate in fuelling the energetic requirements of neurons has emerged, not only during the perinatal period but also in adulthood. Initial evidence suggests that the metabolisms of NSC, neurons and astrocytes differ and that energy-dependent processes may influence the balance between NSC self-renewal and differentiation. The main goal of this thesis was to design an implantable biomaterial scaffold that reproduces the organization and supportive function of embryonic radial glia. Here we tested two types of poly L/DL lactic acid (PLA95/5 and PLA70/30), a biodegradable material permissive for neural cell adhesion and growth, as materials for nerve regeneration. PLA95/5 films were highly crystalline, stiff (GPa), and did not degrade significantly in the period analyzed in culture. In contrast, PLA70/30 films were more amorphous, softer (MPa) and degraded faster, releasing significant amounts of lactate into the medium. PLA70/30 performed better than PLA95/5 for primary cortical neural cell adhesion, proliferation and differentiation, maintaining the pools of neuronal and glial progenitor cells in vitro. Finally, for in vivo studies, we designed 3D cell-free biomimetic scaffolds consisting of electrospun PLA70/30 nanofibers. Radially aligned scaffolds released L-lactate and reproduced the 3D organization and supportive function of radial glia. These scaffolds implanted into cavities made in mouse brain fostered complete implant vascularization, sustained neurogenesis, and allowed the long-term survival and integration of the newly generated neurons. Our results suggest that PLA70/30 scaffolds mimic some of the physical and biochemical characteristics of the NSC niche. Overall, our results show that the endogenous CNS is capable of regeneration through the in vivo dedifferentiation induced by biophysical and metabolic cues, with no need for exogenous cells, growth factors, or genetic manipulation. / Las lesiones cerebrales son causas comunes de discapacidad que conllevan pérdida de tejido nervioso debido a la degeneración secundaria, la gliosis, y con frecuencia la formación de cavidades que inhiben el crecimiento neuronal. Recientemente, las terapias neuroregenerativas se han centrado en el uso de la ingeniería de materiales. Durante el desarrollo del SNC, las células de glia radial son las principales CMN que generan neuronas y glía y son retenidas en el cerebro adulto de especies que regeneran. Durante la neurogénesis temprana, los vasos sanguíneos invaden el SNC e interactúan con las CMN, dando lugar al nicho neurovascular. En el cerebro adulto, la glia radial puede ser recuperada al menos en cierta medida después de una lesión, lo que indica un intento endógeno en la reconstitución del nicho embrionario. Las células de glía radial son bipolares con 1-2 micras de espesor que forman una empalizada que abarca todo el parénquima del SNC sirviendo como sustrato para la migración neuronal. Esta glía radial contiene altos niveles de glucógeno liberando al exterior L-lactato. El metabolismo energético cerebral es un proceso altamente compartimentado y complejo. El cerebro adulto normalmente usa glucosa como fuente de energía primaria. Sin embargo, antes e inmediatamente después del nacimiento, el lactato es también una fuente de energía importante, debido a que los niveles de glucosa son bajos. En la última década, se ha visto que el lactato juega un papel importante como factor energético para las neuronas, no sólo durante el período perinatal sino también en la edad adulta. Nuevas evidencias sugieren que el metabolismo de las CMN, neuronas y astrocitos son diferentes y que los procesos dependientes de energía pueden influir en el equilibrio entre la auto-renovación y diferenciación de las CMN. El objetivo principal de esta tesis ha sido diseñar un andamio implantable que reprodujera la organización y función de soporte de la glía radial embrionaria. Para ello, hemos probado dos tipos de ácido poli L/DL láctico (PLA95/5 y PLA70/30), material biodegradable y permisivo para la adhesión y el crecimiento neuronal. Las películas de PLA95/5 eran cristalinas, rígidas (GPa), y no se degradaban significativamente en el período analizado durante el cultivo in vitro. Sin embargo, las películas de PLA70/30 eran más amorfas, menos rígidas (MPa) y se degradaban más rápido, liberando cantidades significativas de lactato en el medio. A diferencia del PLA95/5, en el 70/30 había una mejor adhesión neuronal, así como la proliferación y el mantenimiento de los progenitores neuronales y gliales in vitro. Finalmente, para los estudios in vivo, diseñamos andamios biomiméticos en 3D libres de células que consistían en nanofibras de PLA70/30. Los andamios radialmente alineados reproducían la organización 3D y la función de apoyo de la glía radial. Estos andamios implantados en la corteza cerebral del ratón ayudaron a la completa vascularización del implante, permitiendo la supervivencia y la integración a largo plazo de las neuronas recién generadas. Nuestros resultados sugieren que los andamios de PLA70/30 imitan algunas de las características físicas y bioquímicas del nicho neurovascular. En conclusión, nuestros resultados muestran que el SNC es capaz de regenerar de manera endógena a través de la des-diferenciación in vivo inducida por las señales biofísicas y metabólicas, sin necesidad de células exógenas, factores de crecimiento o manipulación genética

En esta Tesis se ha estudiado fundamentalmente el efecto que la introducción de una carga rígida formada por microesferas de vidrio tiene sobre las propiedades mecánicas y sobre la fractura de los compuestos poliestireno-microesferas.El módulo elástico a tracción aumenta con el porcentaje de microesferas pudiéndose aplicar los modelos de isotensión que consideran la ausencia de adhesión entre la matriz y la carga, observada mediante el análisis fractográfico por MEB de las probetas ensayadas. Por la misma causa, la resistencia a la tracción disminuye con el porcentaje de carga. La adición de microesferas potencia los mecanismos de deformación predominantes en tracción, sucediéndose la nucleación de microcavidades, su crecimiento, y la aparición y generalización del crazing.Una de las características más relevantes de los compuestos ha sido el gran aumento de la deformación a cedencia y a la rotura que viene motivado por la aparición de crazing múltiple y extensivo, alcanzándose el mayor nivel de deformación con un 15 % en peso de microesferas, porcentaje que representa el límite de saturación de la matriz.Las propiedades mecánicas a alta velocidad de deformación se han descrito satisfactoriamente a través de la técnica de impacto por caída de dardo siendo el mejor modelo el de flexión de baja energía. La tensión de inicio de fallo por impacto se ha situado en 45 Mpa mientras que el nivel de tensión para provocar la separación de fases se ha cuantificado en 18 MPa.En fractura las partículas provocan la estabilización de la propagación de grieta. Cuando hay muy pocas microesferas (<6% peso) predomina el carácter inestable y se puede aplicar el criterio de la LEFM. La composición del 6% tiene un comportamiento de transición estable-inestable, mientras que en porcentajes superiores de carga se ha observado fractura estable hallándose el valor de JIC. Con la inclusión de cantidades moderadas de partículas ( 10 % en peso) se consigue un aumento paralelo de los parámetros de fractura KIC, GIC (JIC) y del módulo elástico. Los mecanismos de refuerzo que causan el incremento son: La desviación del plano de la grieta, la interacción frente de grieta - partícula por el fenómeno de anclaje-arqueo de la misma y la promoción del crazing múltiple. En el rango de altas velocidades de deformación la presencia de microesferas mejora las características de fractura aunque es menor la importancia de los procesos de absorción energética derivados de la presencia de las partículas.A través de un modelo de elementos finitos se ha estimado el valor del módulo elástico y del coeficiente de Poisson de las mezclas, encontrando una gran similitud entre los valores experimentales y los teóricos así calculados. Por otra parte a partir de las distribuciones de tensiones entorno de las inclusiones se ha establecido que el proceso de fractura se inicia con la separación de fases entorno del polo de la esfera para posteriormente generar una grieta interfacial que discurre hasta un ángulo de 70 º para a partir de ese instante iniciarse y crecer el crazing en el sentido perpendicular a la tensión aplicada.

The building sector is moving towards new approaches to energy efficient design, which includes not only the improvement of the thermal performance of the building envelope but also the reduction of the embodied energy. The development of bio-based thermal insulation materiaIs contribute to such approaches as their use may result in a reduction of both energy demand and embodied energy, together with other beneficial environmental aspects such as the reduction of non-renewable resources depletion and waste generation. Currently there are several commercial examples of bio-based materiaIs , most based on industrial fibres (flax, hemp, kenaf, etc.), wood or sheep's wool. The use of food-crop by-products is less common, but might be an interesting alternative for countries such as Spain where industrial fibre production is very marginal. These by-products, especially cereal straw, have been used and are increasingly used in building as reinforcement in composites , deck finishes , interior partitions or structural closures. In this research their use in building thermal insulation is proposed. On a first stage of the research, the aim is to explore the possibility of using some crop by-products available in Spain for the development of rigid thermal insulation boards. The availability of the raw materiaIs is evaluated and contrasted to two different forecast scenarios of demand. As a result, three widely available crop by-products (barley straw, corn pith and rice husks) are chosen to develop experimental composites using two natural binders (corn starch and sodium alginate). Both the raw materials and the composites made from them are characterised. Attention is focused on the physical, thermal and hygroscopic properties of the materiaIs, specially their porous structure, density, thermal conductivity and diffusivity, water vapour sorption and water vapour diffusivity. Results are evaluated against commercially available bio-based materials and other conventional insulation materials. Moreover, the fire reaction of the composites is investigated. The composite based on corn pith and alginate presented several favourable properties such as low density and low thermal conductivity, significant moisture adsorption and low fire contribution and it was therefore subject of a further investigation. Thus, on a second stage, the corn pith alginate composite is investigated. The dependence of the main thermal and hygroscopic properties to moisture content is analysed together with its hygrothermal performance. Moreover, its formulation is optimised in two different aspects: fire reaction and resistance to mould growth. In the case of fire, the analysis was mainly focused on the smouldering process. lt is found that the incorporation of boric acid results in a speed reduction of the combustion process, while ammonium polyphosphate increases the onset temperature. Lime has shown to effectively protect the corn pith granulates from mould growth. Finally, the hygrothermal performance of ETIC -like Systems incorporating the new material is evaluated and compared to mainstream materials. / El sector de la construcción se interesa cada vez más por la eficiencia energética de la edificación, lo que incluye no sólo la mejora del comportamiento térmico de los cerramientos, sino también la reducción de la energía incorporada en los materiales. El desarrollo de eco-materiales aislantes térmicos puede contribuir a este fin, ya que su uso puede conllevar tanto una reducción de la demanda energética corno de la energía incorporada, además de otros beneficios como la reducción del uso de recursos no renovables y de la generación de residuos. Actualmente existen diversos eco-materiales disponibles en el mercado, la mayoría a base de fibras vegetales industriales (lino, cáñamo. kenaf, etc.), madera o lana de oveja. El uso de subproductos agrícolas es menos común, pero podría ser una alternativa interesante para países como España, donde la producción de fibra industrial es muy margínal. Estos subproductos, especialmente la paja de cereales, se han utilizado y se utilizan cada vez más en la construcción como refuerzo en materiales compuestos, acabados de cubierta, particiones interiores o cerramientos estructurales. En esta investigación se propone su uso como aislamiento térmico. En una primera etapa de la investigación, el objetivo es explorar la posibilidad de utilizar algunos de los subproductos agrícolas disponibles en España para el desarrollo de paneles aislantes rígidos . Se ha evaluado la disponibilidad de las materias primas contrastándola con dos posibles escenarios de demanda. Tres de los subproductos disponibles (paja de cebada, médula de maíz y cascarilla de arroz) se seleccionaron para el desarrollo de materiales compuestos experimentales que se aglutinaron con dos tipos de polímeros naturales (almidón de maíz y alginato de sodio). Tanto las materias primas como los materiales compuestos fueron caracterizados analizándose sus propiedades físicas, térmicas e higroscópicas, en concreto su estructura porosa, su densidad, su conductividad y difusividad térmicas, la sorción y la dífusividad al vapor de agua de los materiales. Los resultados se contrastaron con los de otros materiales convencionales. Por otra parte, se analizó la reacción al fuego de los materiales compuestos . El compuesto basado en la médula de maíz y alginato presentó diversas propiedades favorables tales como una baja densidad y una baja conductividad térmica, una capacidad de adsorción de vapor de agua significativa y una baja contribución a la propagación del fuego, por lo que ha sido objeto de una investigación ulterior. Por lo tanto, en una segunda etapa, se ha estudiado en más profundidad el compuesto a base de médula de maíz y alginato. Se ha analizado la dependencia de las principales propiedades térmicas e higroscópicas con el contenido de humedad del material, así como su comportamiento higrotérmico. Por otra parte, se ha tratado de mejorar su comportamiento en dos aspectos importantes: su reacción al fuego y su resistencia al ataque biótico. Para evaluar el primer aspecto se analizó principalmente el proceso de smouldering. Se observó que la incorporación de ácido bórico reduce la velocidad de avance del frente de combustión, mientras que el polifosfato de amonio es capaz de impedir el smouldering hasta ciertas temperaturas. Para la evaluación del segundo aspecto se analizó la afectación de los materiales expuestos a distintos niveles de humedad y temperatura comprobando que la cal es capaz de incrementarsignificativamente la resistencia al ataque biótico de los materiales. Finalmente, se ha evaluado el rendimento higrotermtrico de los Sistemas SATE que incorporan el nuevo material comparándolo con el de otros materiales convencionales / El sector de la construcció s'interessa cada vegada més per l'eficiència energètica de l'edificació, cosa que inclou no només la millora del comportament tèrmic dels tancaments, sinó també la reducció de l'energia incorporada en els materials. El desenvolupament d'eco-materials aïllants tèrmics pot suposar una bona contribució a aquest fi, ja que el seu ús pot comportar tant una reducció de la demanda energètica com de l'energia incorporada, a més d'altres beneficis com la reducció de l'ús de recursos no renovables i de la generació de residus. Actualment existeixen diversos eco-materials disponibles al mercat, la majoria a base de fibres vegetals industrials (lli, cànem, kenaf, etc.), fusta o llana d'ovella. L'ús de subproductes agrícoles és menys comú, però podria ser una alternativa interessant per a països com Espanya, on la producció de fibra industrial és molt marginal. Aquests subproductes, especialment la palla de cereals, s'han utilitzat i s'utilitzen cada vegada més en la construcció com a reforç en materials compostos, acabats de coberta, façana o tancaments estructurals. En aquesta investigació es proposa el seu ús en aïllaments tèrmics. En una primera etapa de la investigació, l'objectiu és explorar la possibilitat d'utilitzar alguns dels subproductes agrícoles disponibles a Espanya per al desenvolupament de panells aïllants rígids. S'ha avaluat la disponibilitat de les matèries primeres contrastant-la amb dos possibles escenaris de demanda. Tres dels subproductes disponibles (palla d'ordi, medul·la de blat de moro i clofolla d'arròs) s’han seleccionat per al desenvolupament de materials compostos experimentals, aglutinats amb dos tipus de polímers naturals (midó de blat de moro i alginat de sodi). Tant les matèries primeres com els materials compostos han estat caracteritzats analitzant les seves propietats físiques, tèrmiques i higroscòpiques, en concret la seva estructura porosa, la seva densitat, la seva conductivitat i difusivitat tèrmiques, la sorció i la difusivitat al vapor d'aigua. Els resultats s’han contrastat amb els d'altres materials convencionals. D'altra banda, s’ha analitzat la reacció al foc dels materials compostos. El compost basat en la medul·la de blat de moro i alginat ha presentat diverses propietats favorables com ara una baixa densitat i una baixa conductivitat tèrmica, una capacitat d'adsorció de vapor d'aigua significativa i una baixa contribució a la propagació del foc, pel que ha estat objecte d'una investigació ulterior. Per tant, en una segona etapa, s'ha estudiat en més profunditat el compost a base de medul·la de blat de moro i alginat. S'ha analitzat la dependència de les principals propietats tèrmiques i higroscòpiques amb el contingut d'humitat del material, així com el seu comportament higrotèrmic. D'altra banda, s'ha tractat de millorar el seu comportament en dos aspectes importants: la seva reacció al foc i la seva resistència a l'atac biòtic. Per avaluar el primer aspecte s’ha analitzat principalment el procés de smouldering. S’observa que la incorporació d'àcid bòric redueix la velocitat de propagació del front de combustió, mentre que el polifosfat d'amoni és capaç d'impedir l’smouldering fins a certes temperatures. Per a l'avaluació del segon aspecte s’ha analitzat l'afectació dels materials exposats a diferents nivells d'humitat i temperatura, i s’ha comprovat que la calç és capaç d'incrementar significativament la resistència a l'atac biòtic dels materials. Finalment, s'ha avaluat el rendiment higrotèrmic de Sistemes SATE que incorporen el nou material comparant-lo amb el d'altres materials convencionals.

Despite the advance that has led the incorporation of Annex 15 in the Spanish EHE-08, the use of recycled aggregate concrete (RAC) is minimum in structural applications. This regulation limits the percentage of substitution to 20 % of the coarse fraction. Moreover, only the recycled concrete aggregates (RCA) with ceramic particle content less than 5 % and water absorption less than 7 % are accepted. However, recent studies have shown that most of recycled aggregates produced in Spain exceeds these limitations, mainly due to the high content of ceramic material (mixed recycled aggregates), and absorption capacity water. This fact causes that only 15-20 % of construction and demolition waste (CDW) generated in Spain are treated and revalued as a construction material. This mark is below the goal (70 %) fixed in European regulations for year 2020. Currently, the recycled aggregates from CDW are considered as a waste material, only suitable in applications like filling-material in trenches or road subbase. The main objective of the Doctoral Thesis is demonstrate the feasibility of RAC made with a 100 % of mixed recycled aggregates (MRA) in structural applications. To reach this goal, an extensive experimental campaign (in concrete factory, in UPC ¿Luis Agulló¿ Lab and a field test) was carried out. This field test was part of the construction of an underground parking in C/Badajoz (Barcelona). Six diaphragm-walls were cast from as many doses of mixed RAC. In this experience, two properties were added to the concrete, self-compactability and fiber-reinforced. The aim of this decision was prevent the usual casting difficulties in these structural elements. Three months later, the elements were removed and fragmented in order to obtain specimens. Physical, mechanical and durability properties of the concretes were analyzed, and 18 full-scale flexural slab tests were carried out. Additionally, another experience was carried out in ESCOFET 1886, SA plant (Martorell), in order to verify the feasibility of this type of concrete in an industrial process. The results are satisfactory in both applications, opening new promising prospects for this type of concrete. / A pesar del gran avance que ha supuesto la redacción del Anejo 15 de la Instrucción Española EHE-08 para la utilización de los hormigones con áridos reciclados en aplicaciones estructurales, esta reglamentación se limita únicamente a un porcentaje de sustitución del 20 % de la fracción gruesa, siempre y cuando los áridos procedan del machaqueo de hormigón, con un % de material cerámico inferior al 5 %, y una absorción de agua menor al 7 %. En cambio, estudios recientes han demostrado que prácticamente la totalidad de los áridos reciclados producidos en España, incumplen dichas limitaciones, debido principalmente al elevado contenido de material cerámico (áridos reciclados mixtos), lo que a su vez, implica una mayor capacidad de absorción de agua. Este hecho provoca que apenas el 15-20% de los residuos de construcción y demolición generados en España sean tratados convenientemente y revalorizados como material de construcción. Esta cifra es muy inferior al 70 % de reutilización impuesto a nivel europeo para el año 2020. Actualmente, los áridos reciclados procedentes de los residuos de construcción y demolición son considerados como un material inferior, utilizados en aplicaciones de bajo valor añadido como material granular de relleno de zanjas o subbases de carretera. Para corregir esta situación, la presente Tesis Doctoral pretende demostrar la viabilidad de utilizar hormigones cuya fracción gruesa de su esqueleto granular esté compuesta al 100 % por árido reciclado mixto, en aplicaciones estructurales. Para ello, se plantea una extensa labor experimental, compuesta por dos campañas experimentales (una en la planta de hormigonado y otra a nivel de laboratorio), complementada con una prueba piloto. Dicha prueba piloto, enmarcada en la construcción de un aparcamiento subterráneo en la C/Badajoz de Barcelona, consistió en la ejecución de seis pantallas de sostenimiento ejecutadas por bataches, fabricadas con otras tantas dosificaciones de hormigón con árido reciclado mixto. Además, dadas las habituales dificultades de puesta en obra que plantean este tipo de elementos, se decidió dotar a la mezcla de dos propiedades adicionales: la autocompactabilidad e incorporar fibras de acero. Posteriormente, una vez avanzada la excavación, los elementos fueron retirados de la obra y fragmentados, para posteriormente poder analizar aspectos relacionados con la puesta en obra, el comportamiento estructural. Concretamente, se obtuvieron un gran número de probetas-testigo con las que se analizaron las propiedades físicas, mecánicas y la durabilidad de los hormigones, así como ensayos a flexión de elementos "a escala real". Adicionalmente, se llevó a cabo una experiencia en las instalaciones de la empresa ESCOFET 1886, S.A, a fin de verificar la viabilidad de introducir este tipo de hormigones en un proceso industrializado, y especialmente para la fabricación de elementos de mobiliario urbano. Los resultados obtenidos en ambas experiencias son satisfactorios, abriendo nuevas perspectivas más prometedoras a este tipo de hormigones.

A significant number of buildings are supported by load-bearing masonry walls. The preservation of these worldwide used structures is a sustainable alternative. However, there is little research about the structural response of these particular elements if compared with others like concrete or steels framed structures. Hence, a further study of the load-bearing masonry walls is necessary as a starting point for the preservation activities. The load-bearing masonry walls are usually subjected to a vertical eccentric loading condition, which is related with their complex structural response. This response is characterised by the second-order bending effects due to the eccentricity of the load, the non-linear compressive response of the masonry and its almost negligible tensile strength. Thus, strengthening these walls, in order to increase their load-bearing capacity, is an interesting upgrading alternative to enhance their life-cycle. In this thesis, an experimental campaign has been carried out. It consisted of hundreds of characterisation tests to obtain the mechanical properties of the component materials which have been used to build twenty-nine full-scale walls. Twenty of these walls were unreinforced and the other nine were TRM (Textile Reinforced Mortar) strengthened. All of them have been tested under eccentric compressive loading conditions. The analysis of the strengthened walls has allowed studying the influence of the strengthening mortar type on the load-bearing capacity. The effects using anchors or embedding different types of fibre grids have been also analysed. A bidimensional (2D) simplified micro-model has been implemented to analyse these structural cases. This numerical tool has been validated using the data from the experimental campaign. Finally, analytical methodologies have been proposed to calculate the load-bearing capacity of unreinforced and TRM-strengthened brick masonry walls. Similarly, two current standards, Eurocode-6 and ACI-530 have been applied to the analysed cases and their results have been compared with the experimental ones. The results show that the TRM provides a load-bearing capacity increase over 100% and homogenises the structural response, which becomes stiffer. Regarding the simulations, the proposed numerical model provides accurate results, which are better for the cases with larger slenderness or larger eccentricity of the applied load. Finally, the proposed analytical methods provide acceptable results, which are more accurate than the ones obtained by applying the formulations included in the analysed standards. / Un nombre significant d'edificis estan suportats per murs de càrrega d'obra de fàbrica. La preservació d’aquestes estructures que s’utilitzen arreu del món is una alternativa sostenible. No obstant això, hi ha molt poca recerca en relació a la resposta estructural d’aquests elements particulars si es compara amb altres com les estructures porticades d’acer o formigó. Per tant, és necessari un major estudi dels murs de càrrega d’obra de fàbrica com a punt de partida de les actuacions de preservació. Normalment, els murs de càrrega estan subjectes a patrons de càrrega vertical excèntrica, cosa que està relacionada amb la seva resposta estructural complexa. Aquesta resposta es caracteritza pels efectes de flexió de segon ordre degut a l’excentricitat de la càrrega, per la resposta no linear a compressió de l’obra de fàbrica i per la seva, pràcticament negligible, resistència a tracció. Per tant, el reforç d’aquests murs, per tal d’augmentar-ne la seva capacitat resistent is una alternativa de millora interessant per allargar la seva vida útil. En aquesta tesi s’ha dut a terme una campanya experimental. Aquesta ha consistit en centenars d’assaigs de caracterització de les propietats mecàniques dels materials components utilitzats per construir vint-i-nou murs. Nou d’aquests es van reforçar amb Textile Reinforced Mortar, TRM, i els altres vint van ser assajats sense reforç. Tots van ser sotmesos a compressió excèntrica. L’estudi dels murs reforçats ha permès analitzar la influència del tipus de morter de reforç, l’efecte de disposar ancoratges o la dependència de la capacitat resistent en el tipus de malla de fibra utilitzada. S’ha implementat un micromodel simplificat bidimensional (2D) per analitzar els casos estructurals proposats. Aquesta eina numèrica ha estat validada utilitzant les dades de la campanya experimental. Finalment, s’han proposat mètodes analítics per calcular la capacitat portant dels murs sense reforç i dels reforçats amb TRM. De forma semblant, s’han aplicat dos normes actuals, l’Eurocodi-6 i l’ACI-530, als casos d’estudi per tal de comparar-ne els resultats amb els experimentals. Els resultats mostren que el TRM aporta un augment de la capacitat resistent de més del 100% i homogeneïtza la resposta estructural que esdevé més rígida. En relació a les simulacions, el model numèric proposat obté resultats acurats, els quals són millors pels casos de major esveltesa o més excentricitat de la càrrega. Per acabar, els mètodes analítics que es proposen aporten resultats acceptables, els quals s’ajusten millor als experimentals que els obtinguts aplicant les formulacions de les normatives.

Tesi per compendi de publicacions. La consulta íntegra de la tesi, inclosos els articles no comunicats públicament per drets d'autor, es pot realitzar prèvia petició a l'Arxiu UPC / A more sustainable and secure energy supply is required for the forthcoming generations; where the actual dependence on the fossil fuel reserves should be replaced by self-sufficiency and use of renewable energy resources. Conventional sewage treatment is an energy consuming process, or more specifically, an electricity consuming process. Notwithstanding, energy on Waste Water Treatment Plants is not only considered in terms of consumption reduction, but also in terms of production of renewable energy in form of biogas. Today, achieving energy self-sufficiency is limited by the low electrical efficiencies of conventional biogas-powered Combined Heat and Power systems; but fuel cell technology is appearing on the scene in the recent years offering both a higher electrical efficiency and a further reduced environmental impact. Biogas energy valorization in fuel cells combines a high-efficient technology for electrical generation, i.e.: fuel cell, with the use of a renewable fuel, i.e.: biogas. Raw biogas contains a wide range of contaminants, mainly sulfur and organic silicon compounds (siloxanes), which pose a risk to Solid Oxide Fuel Cell operation; hence biogas requires a thorough conditioning and cleaning process upstream the fuel cell unit. Moreover, monitoring of siloxanes levels remained somewhat controversial with discrepancies on optimal sampling procedure as well as quantification technique; hindering the design and operation of siloxanes removal technologies. This work is devoted to studying and validating the whole biogas energy valorization line, including the biogas treatment system and the fuel cell operation. The integration of low-cost biological desulphurization and deep polishing physico-chemical adsorption processes with a Solid Oxide Fuel Cell has been studied in an industrial 2.8 kWe pilot plant installed in a Waste Water Treatment Plant in Spain, showing that the stringent gas quality requirements of 0.5 ppmv S and 1 mg Si/Nm3 can be satisfied with over the long-term. The technical and economic comparison of Solid Oxide and Molten Carbonate Fuel Cell performance with conventional Internal Combustion Engines and Micro-Turbines has been also conducted for different plant sizes and raw biogas compositions, confirming the relevant role that fuel cells can play on carbon neutral sewage treatment; particularly in small- and medium-size plants. Today the final justification for biogas valorization in fuel cell systems needs to be found in environmental issues as some improvements both in the performance and costs are still required. Nonetheless, this thesis demonstrates that the economics for this next-generation technology are expected for the short-term. Further collaborative research between biogas producers, suppliers of biogas treatment systems and manufacturers of fuel cells is required in the near future for Solid Oxide Fuel Cell technology deployment in the sewage sector. / El subministrament d'energia sostenible i segur és un dels reptes més rellevants per a les properes generacions, on la dependència actual en les fonts d'energia basades en combustibles fòssils haurà de ser substituïda per l'autosuficiència i l'ús dels recursos energètics renovables. El tractament convencional d'aigües residuals urbanes és un procés que consumeix grans quantitats d'energia, o més específicament, grans quantitats d'electricitat. En aquest sentit, l'energia a les Estacions Depuradores d'Aigües Residuals s'ha de tractar no només en termes de reducció del consum, sinó també en termes de producció d'energia renovable a partir del biogàs. Avui en dia, no és possible assolir l'autosuficiència energètica a causa de les baixes eficiències elèctriques dels sistemes de cogeneració convencionals alimentats per biogàs. Tot i això, en els darrers anys, la tecnologia de les piles de combustible està apareixent en escena, oferint una millor eficiència elèctrica i una reducció en l'impacte ambiental. La valorització energètica de biogàs en piles de combustible combina una tecnologia d'elevada eficiència per a la generació d'energia (la pila de combustible), amb l'ús d'un combustible renovable (el biogàs). S'ha de tenir en compte que el biogàs brut conté una àmplia gamma de contaminants, especialment compostos de sofre i de silici orgànic (siloxans), que comporten un risc operatiu per al correcte funcionament de les piles de combustible d'òxid sòlid. Per tant, s'ha d'instal·lar una etapa d'acondicionament i neteja exhaustiu del biogàs abans que es pugui introduïr a la pila de combustible. D'altra banda, la monitorització de les concentracions de siloxans presenta discrepàncies en relació al procediment òptim per al seu mostreig i en la tècnica analítica de quantificació; dificultant d'aquesta manera el disseny i la operació de les tecnologies d'eliminació d'aquests compostos. Aquest treball es centra en l'estudi i validació de tota la línia de valorització energètica, incloent el sistema de tractament de biogàs i la operació de la pila de combustible. S'ha estudiat la integració de tecnologies de dessulfuració biològica de baix cost i de processos d'adsorció fisicoquímica amb una pila de combustible d'òxid sòlid en una planta pilot industrial de 2.8 kWe instal·lada en una Estació Depuradora d'Aigües Residuals a Catalunya (Mataró). Els resultats experimentals han demostrat que les tecnologies de tractament de biogàs són capaces d'assolir els exigents nivells de qualitat de 0.5 ppmv S i 1 mg Si/Nm3 tant en el curt com en el llarg plaç. Per altra part, s'ha realitzat una estudi tècnic-econòmic comparatiu entre les piles de combustible (d'òxid sòlid i de carbonat fos) amb els motors de combustió interna i les microturbines per a diferents tamanys de planta i composicions del biogàs. D'aquesta manera, s'ha confirmat el paper important que poden jugar les piles de combustible en l'assoliment d'un tractament d'aigües residuals autosuficient; particularment en plantes de tamany petit i mitjà. Avui en dia, els projectes de valorització energètica de biogàs a través de piles de combustible encara s'han de justificar per raons ambientals ja que es requereixen millores tant en el rendiment tècnic com en els costos d'inversió. No obstant, aquesta tesi demostra que aquesta tecnologia de pròxima generació serà econòmicament viable en el curt termini i podrà competir amb les tecnologies convencionals. La investigació col·laborativa entre productors de biogàs, proveïdors de tecnologies de tractament i fabricants de piles de combustible serà imprescindible durant els propers anys per tal que la tecnologia pugui convertir-se en una realitat en el sector del tractament d'aigües residuals urbanes.

Aquesta tesi doctoral i tot el treball experimental s’ha realitzat dintre les línies de treball del grup de recerca, Laboratori d’Enginyeria Paperera i Materials Polímers (LEPAMAP) de l’Escola Politècnica Superior de la Universitat de Girona. Les fibres de reforça amb les que s’ha treballat provenen de la biomassa resultant de la poda de tarongers. Dita biomassa s’ha processat per extreure’n tres tipus de fibres, mecàniques, termomecàniques i químico-termomecàniques. Aquestes fibres s’han usat com a reforç d’una matriu de polipropilè, amb percentatges de fins a un 50% en pes, amb i sense agent compatibilitzador. / This doctoral thesis and all experimental work have been done within the lines of the research group, Laboratory of Paper Engineering and Polymeric Materials (LEPAMAP) of the Polytechnic School of the University of Girona. The reinforcing fibres used in this study come from the biomass from orange pruning. The biomass has been processed to remove three types of fibres, mechanical, thermomechanical and chemical-thermomechanical.

From a chemical and structural point of view, hydroxyapatite (HA) is a strong candidate in biomedical applications owing to its similarity to the inorganic components of bones and teeth. HA nanoparticles (NPs) as colloidal suspensions are becoming a popular tool in biomedical applications such as gene/drug delivery, bio-imaging etc. Although it is widely acknowledged that ionic substitutions on bulk HA substrates have a strong impact on their biological performance, little is known of their effect on NPs with potential use in gene transfection or drug delivery. In the third chapter carbonate (CO3) and magnesium (Mg) ions, which are the major substitutions in biological apatite, have been explored in the synthesis of ion-doped HA NPs under similar reaction conditions to allow comparison of results. CO3 and Mg ion were incorporated in the crystal lattice of HA and caused various changes mainly in the morphology and solubility of the different nanoparticles. In addition, the impact of ion doping on the interaction of HA NPs with cells was also evaluated under various cell culture conditions: 1) performing the cell culture study on citrate-dispersed NPs and on agglomerated NPs, 2) adding/excluding 10 % of foetal bovine serum (FBS) in the cell culture media and 3) using different types of cells, i.e. osteosarcoma MG-63 cells versus rat mesenchymal stem cells (rMSCs). The in vitro results indicated that Mg-doped HA NPs induced a profound impact on MG63 cells and, in the absence of citrate and FBS these nanoparticles were clearly cytotoxic. However, Mg-doped HA NPs did not alter cell viability in rMSCs under the same conditions. In the fourth chapter, Sr, Zn, Si and Fe(III) ions, which are minor ionic substitutions in biological apatite, were introduced to synthesize additional ion-doped HA NPs. Physicochemical characterization demonstrated that as-synthesized NPs were phase pure and doped ions had little influence on the morphology of NPs as in all cases they kept needle-like structure. Cytotoxicity studies performed using MG63 and rMSCs cells under the conditions of serum-containing and serum-free indicated that all NPs were non-cytotoxic if FBS was present. Interestingly, Zn-doped and Fe-doped HA NPs clearly stimulated MG63 cell proliferation in the absence of FBS. In addition to exploring the effect of ion-doped HA NPs on cell behaviour, it was also the interest of this thesis to investigate calcium phosphate (CaP) mineralization in the presence of organic molecules and also doping ions. In the fifth chapter of this thesis the effect of various organic molecules on CaP precipitation is provided. As shown by transmission electron microscopic studies (TEM) neuron-like CaP structures could be created using organic molecules of diverse nature such as non-ionic surfactant (Tween 80), anionic polymers (sodium polyacrylate) and cationic polymers (polydiallyldimethylammonium chloride). TEM studies through EELS, EFTEM and SAED proved that the neuron-like structures consisting of a dense core and thin filaments surrounding it had calcium, phosphorous and oxygen evenly distributed throughout the dense core as well as the filaments, and were amorphous in nature. Additionally, the co-effect of inorganic additives (i.e. Mg and Sr) together with organic molecules on CaP was also evaluated. It was proved that the addition of small amounts of ions had diverse impact on the stability of the neuron-like structures Mg clearly disrupting them but not Sr. All the findings with organic molecules provide much inspiration not only for the synthesis of more advanced CaP materials with novel structures and useful properties, but also for a better understanding of biomineralization process in nature. / Desde el punto de vista químico y estructural la hidroxiapatita (HA) se considera un gran candidato para aplicaciones biomédicas por su similitud con la fase mineral del hueso y los dientes. Aunque el efecto del dopaje se ha investigado con detalle en la fabricación de implantes viéndose que su presencia tiene un gran impacto en el comportamiento celular, poco se sabe de su efecto en nanopartículas para su uso en terapia génica y liberación de fármacos. En concreto, el tercer capítulo se centra en el dopaje de la apatita con iones carbonato (CO3) y magnesio (Mg) por ser éstas las sustituciones más importantes en la apatita biológica. Para ello todas las reacciones de síntesis se realizan bajo las mismas condiciones con la finalidad de poder comparar resultados. Los resultados muestran que ambas sustituciones acaban incorporando los iones dentro de la estructura del cristal causando diferentes impactos principalmente a nivel de morfología y solubilidad. Con respecto al impacto del dopaje en la caracterización celular, se llevaron a cabo diferentes ensayos: 1) utilizando suspensiones dispersadas con citrato o sin él, 2) en medio de cultivo con o sin 10 % v/v de suero fetal bovino y 3) utilizando dos tipos de células diferentes, células de osteosarcoma (MG63) y células de rata mesenquimales (rMSCs). Los resultados in vitro mostraron que las nanopartículas dopadas con Mg eran claramente citotóxicas a las células MG63 en ausencia de FBS. Sin embargo, las mismas NPs no alteraron la viabilidad celular en rMSCs bajo las mismas condiciones. El capítulo cuarto se centra en la síntesis y caracterización de NPs dopadas con iones Sr, Zn, Si y Fe(III), que representan sustituciones minoritarias en la apatita biológica. Su caracterización fisicoquímica mostró que todas las NPs eran puras con morfología acicular. Los estudios de citotoxicidad con células MG63 y rMSCs, con y sin FBS, mostraron viabilidad en presencia de FBS para todas las NPs. Además, para las NPs dopadas con Zn y Fe se observó un aumento notable en la proliferación celular para las MG63 cultivadas sin FBS. Además de explorar el efecto del dopaje de iones en NP de HA, otro campo de interés en esta tesis ha sido investigar la mineralización de fosfatos de calcio (CaP) en presencia de moléculas orgánicas y de diferentes iones. A través de estudios recientes en el grupo de investigación se ha visto que es posible formar fosfatos de calcio con estructura neuronal con la ayuda de simples moléculas orgánicas. En el quinto capítulo de esta tesis se estudia el efecto de varias moléculas orgánicas en la precipitación de CaP. Estudios por microscopia electrónica de transmisión (TEM) revelaron la presencia de estas estructuras neuronales formadas con la ayuda de moléculas orgánicas de diferente naturaleza: surfactante no iónicos (Tween 80), polímeros aniónicos (poliacrilato sódico) y políremos catiónicos (cloruro de polidialildimetilamonio). Varios estudios por TEM como son EELS, EFTEM y SAED permitieron establecer que las estructuras neuronales consistían de un núcleo denso del cual se extendía una red de filamentos, que en estas estructuras el calcio, fósforo y oxígeno estaba homogéneamente distribuido y que eran de naturaleza amorfa. Además se investigó el efecto simultáneo de añadir aditivos inorgánicos (iones Mg i Sr) junto con moléculas orgánicas. Se observó que la adición de pequeñas cantidades de iones afectaba la estabilidad de las estructuras neuronales. Con Mg las estructuras no eran estables pero sí con Sr. Estos estudios pueden ser fuente no sólo de inspiración en la síntesis de estructuras más avanzadas y con propiedades notablemente diferentes, sino que además proporcionan un mejor conocimiento de los procesos de biomineralización.

En el present treball s’ha abordat les tecnologies per fabricació additiva (AM, Additive Manufacturing) de peces finals. En la actualitat la fabricació additiva no es limita només a prototips i maquetes sinó que també permet la fabricació de productes finals que treballen en condicions equivalents als fabricats mitjançant tecnologies tradicionals. La manca de informació sobre tecnologies AM i la poca experiència acumulada dificulta el procés de disseny. El coneixement de la influència de els diversos paràmetres de fabricació en el comportament mecànic de les peces manufacturades amb tecnologies AM és escàs y dispers, mentre que la simulació de les peces en condicions de funcionament no és tan fiable com en el cas de les tecnologies tradicionals. La orientació de la peça és un dels factors més important a tenir en compte en qualsevol tecnologia AM ja que afecta al acabat superficial, al cost i al comportament mecànic de les peces. Per al desenvolupament d’aquest treball s’ha utilitzat la tecnologia Fused Deposition Modeling (FDM), una de les més complexes per la quantitat de paràmetres que s’han de tenir en compte. S’ha estudiat el efecte de diferents paràmetres de fabricació en el comportament mecànic de les peces fabricades mitjançant FDM sotmeses a carregues estàtiques i dinàmiques. A partir de la experimentació realitzada y els resultats descrits a la bibliografia s’ha desenvolupat una metodologia per determinar la millor orientació per a la fabricació de peces finals considerant el seu acabat superficial, cost i comportament mecànic S’ha avaluat el comportament mecànic mitjançant experiments realitzats amb peces fabricades amb FDM. Com a resultat s’ha obtingut la matriu de rigidesa que descriu el model constitutiu del material. Aquesta matriu s’ha utilitzat per la simulació de el comportament mecànic de peces fabricades per FDM i ha estat validat mitjançant experimentació. Els experiments mecànics-dinàmics realitzats permeten preveure el comportament dinàmic de les peces per els diferents paràmetres de fabricació. / En el presente trabajo se ha abordado la tecnología de fabricación aditiva (AM, Additive Manufacturing) de piezas finales. En la actualidad la fabricación aditiva no se limita sólo a prototipos y maquetas sino que también permite la fabricación de productos finales que trabajen en condiciones equivalentes a los fabricados por las tecnologías tradicionales. La falta de información sobre tecnologías de AM y la poca experiencia acumulada dificulta el proceso del diseño. El conocimiento de la influencia de los distintos parámetros de fabricación en el comportamiento mecánico de las piezas materializadas con tecnologías AM es escaso y disperso, mientras que la simulación de las piezas en condiciones de funcionamiento no es tan fiable como en el caso de las tecnologías tradicionales. La orientación de la pieza es uno de los factores más importantes a tener en cuenta en cualquier tecnología AM ya que afecta al acabado superficial, al coste y al comportamiento mecánico de las piezas. Para la realización de este trabajo se ha utilizado la tecnología Fused Deposition Modeling (FDM), una de las más complejas por la cantidad de parámetros que se deben tener en cuenta. Se ha estudiado el efecto de distintos parámetros de fabricación en el comportamiento mecánico de las piezas fabricadas mediante FDM sometidas a cargas estáticas y dinámicas. A partir de la experimentación realizada y de los resultados descritos en la bibliografía se ha desarrollado una metodología para determinar la mejor orientación para la fabricación de piezas finales teniendo en cuenta su acabado superficial, coste y comportamiento mecánico Se ha evaluado el comportamiento mecánico mediante experimentos sobre piezas fabricadas con FDM. Como resultado se ha obtenido la matriz de rigidez que describe el modelo constitutivo del material. Dicha matriz se ha utilizado para simular el comportamiento mecánico de piezas fabricadas por FDM y ha sido validado mediante experimentación. Los experimentos mecánicos-dinámicos realizados permiten predecir el comportamiento dinámico de las piezas para los distintos parámetros de fabricación. / In the presented work the Additive Manufacturing (AM) technologies of end use parts has been addressed. Today AM is not only limited to prototypes and models, it also allows to manufacture end use products that work at equivalent conditions as the manufactured using traditional techniques. The lack of information about AM technologies and the little accumulated experience difficult the design process. Knowledge of the influence of different manufacturing parameters on the mechanical behavior of parts materialized with AM technology is limited and dispersed, while the simulation of parts in working conditions is not as reliable as in the case of traditional technologies. The orientation of the parts is one of the most important factors to consider in any AM technology as it affects the surface finish, the cost, and the mechanical behavior of parts. Fused Deposition Modeling (FDM), one of the most complex technologies due to the amount of parameters to consider, has been used to carry out this work. The effect of different manufacturing parameters on the mechanical behavior of the parts manufactured by FDM under static and dynamic loads has been studied. Also a methodology to determine the best orientation to build end use parts considering their surface finish, cost and mechanical behavior has been developed using the experimentation and the results described in the literature. The mechanical behavior of FDM parts has been evaluated. As a result the stiffness matrix that describes the constitutive model of the material has been determined. This matrix has been used to simulate the mechanical behavior of FDM parts and it has been validated through experimentation. The dynamic-mechanical experiments predict the dynamic behavior of parts for the different parameters of manufacture.

La consulta íntegra de la tesi, inclòs l'article no comunicat públicament per drets d'autor, es pot realitzar prèvia petició a l'Arxiu de la UPC / The global incidence of bone fractures, and subsequently that of non-healing ones, is expected to rise in the coming decades, mostly due to an increased risk of age-related conditions. Currently, the biomaterials field is moving towards the design of scaffolds mimicking the cell microenvironment to guide stem cells differentiation and recapitulate the development of target tissues. Biomimicry is a wide concept and several approaches have been adopted to produce cellinstructive scaffolds. Herein, we have explored the use of citric acid and lysyl oxidase, both of them related to bone nanostructure and mechanical performance, to develop scaffolds resembling the extracellular matrix of developing bone. First, elastin-like recombinamers (ELRs) hydrogels were achieved through a one-step chemical crosslinking reaction with citric acid, a molecule currently considered to be essential for the proper performance of bone tissue. By systematically studying the crosslinking reaction and its contribution to hydrogel properties, we were able to control the architecture and stiffness of citric acid-crosslinked hydrogels while preserving the integrity of adhesion sequences in ELRs. Interestingly, the use of citric acid conferred so-produced hydrogels the ability to nucleate calcium phosphate. Mechanically-tailored citric acid-crosslinked hydrogels were shown to be able to support the growth of human mesenchymal stem cells and to lead to seemingly biocompatible degradation products. Despite in vitro differentiation studies weren¿t conclusive as to their osteogenic potential, both mechanically-tailored and non-tailored citric acid-crosslinked hydrogels were shown to integrate into bone and to be partially degraded upon implantation in critical size defects in mouse calvaria. Despite cell invasion in mechanically-tailored scaffolds was seemingly lower than in non-tailored counterparts, both types of matrices allowed the formation of bone tissue, by intramembranous ossification, to a similar extent by the end of the study. At the time points selected for the in vivo study, both tailored and non-tailored hydrogels were found to be osteoconductive; osteoinduction was not observed in any of the cases. Mechanically-tailored hydrogels not being seemingly superior to control matrices at selected time points could to be due to (i) a high surface polymer density hindering cell invasion and thus delaying osteoinduction, or to (ii) a non-osteoinductive combination of properties (chemical + physical) despite hydrogels possessing theoretically osteoinductive stiffness. These results point out that scaffolds must be seen as a whole given the high complexity of the in vivo cell niche, whose signals act synergistically to define cell behavior. Thus, more complex designs are required if recapitulation of bone development is to be targeted. Additionally, recombinant lysyl oxidase (LOX) from human aorta was successfully produced in Escherichia coli to high purity. Despite achieving LOX with copper cofactor amounts and activity higher than those found in the literature, overall activity was low and the insolubilization of ELRs was not achieved, suggesting that novel expression and purification systems not compromising enzymatic activity are required if LOX is to be used to produce scaffolds. / S'espera que la incidència global de fractures òssies, i per extensió la d'aquelles que no són capaces de consolidar per si soles, augmenti en les pròximes dècades, principalment degut a l'increment del risc de patologies associades a l'envelliment. Actualment, el camp dels biomaterials es mou cap al disseny de bastides que mimetitzen el microambient cel·lular per tal de guiar la diferenciació de cèl·lules mare i recapitular el desenvolupament de teixits diana. El biomimetisme és un concepte ampli i diverses aproximacions han sigut dutes a terme per tal de produir bastides capaces de guiar el comportament cel·lular. En aquesta tesi hem explorat l'ús d'àcid cítric i l'enzim lisil oxidasa, ambdós relacionats amb la nanoestructura i propietats mecàniques del teixit ossi, per desenvolupar bastides que mimetitzin la matriu extracel·lular de l'os en desenvolupament. En primer lloc, es va produir hidrogels basats en polímers recombinants de tipus elastina (Elastin-like recombinamers; ELRs) mitjançant una reacció d'entrecreuament en un pas amb àcid cítric, una molècula actualment considerada una peça essencial per l'adequat funcionament mecànic del teixit ossi. Havent fet un estudi sistemàtic de la reacció d'entrecreuament i de la seva contribució a les propietats dels hidrogels, vam ser capaços de controlar l'arquitectura i la rigidesa de les bastides entrecreuades amb àcid cítric, tot preservant la integritat de les seqüències d'adhesió cel·lular contingudes als ELRs. És interessant remarcar que l'ús d'àcid cítric com agent entrecreuant conferí als hidrogels capacitat de nucleació de fosfats de calci. Es va demostrar que els hidrogels entrecreuats amb àcid cítric i amb propietats mecàniques diana permeten el creixement de cèl·lules mare mesenquimals humanes i donen lloc a productes de degradació aparentment biocompatibles. Tot i que els estudis de diferenciació in vitro no van ser concloents pel que fa al potencial osteogènic d'aquestes bastides, tant les matrius amb propietats mecàniques diana com aquelles control van ser capaces d'integrar-se amb l'os natiu i van ser parcialment degradades un cop implantades en defectes de mida crítica en calotes de ratolí. Tot i que la invasió cel·lular en hidrogels amb propietats mecàniques diana va ser inferior en comparació amb l'observada en bastides control, ambdós tipus de matrius van permetre la formació d'os nou, mitjançant ossificació intramembranosa, en quantitats similars al final de l'estudi. Als punts temporals seleccionats, ambdós tipus de bastides van demostrar ser osteoconductives, però no es va observar evidències d'osteoconducció en cap cas. El fet que les bastides amb propietats mecàniques diana no fossin superiors a les matrius control pel que fa a formació òssia, podria ser degut a (i) a una elevada densitat superficial que hauria dificultat la invasió cel·lular i retrassat l'osteoinducció, o (ii) a una combinació de propietats (químiques + físiques) no osteoinductiva tot i que les bastides posseïen una rigidesa teòricament osteoinductiva. Aquests resultats demostren que les bastides han de ser vistes com un tot donada l'elevada complexitat del nínxol de cèl·lules mare in vivo, les senyals del qual actuen de forma sinèrgica per definir el comportament cel·lular. Així, és necessari assolir bastides amb un nivell de complexitat més elevat per tal de recapitular el desenvolupament ossi. Addicionalment, es va produir lisil oxidasa (LOX) d'aorta humana en forma recombinant a elevada puresa a partir de cultius d'Escherichia coli. Tot i que es va aconseguir produir LOX amb un contingut del cofactor coure i una activitat superiors a aquells trobats en la literatura, l'activitat de l'enzim va ser generalment baixa i no es va assolir la insolubilització d'ELRs. Això evidencia la necessitat de desenvolupar nous sistemes d'expressió i purificació de l'enzim per tal que aquest pugui ser aplicat a la producció de bastides.