Tesis por compendio / [ES] El aumento del envejecimiento de la población a nivel mundial y la limitada eficacia de los tratamientos disponibles para la demencia plantean la necesidad de desarrollar intervenciones dirigidas al envejecimiento y a las enfermedades neurodegenerativas. También se hace necesario promover cambios relacionados con la percepción negativa sobre la vejez en la sociedad. Ante estos planteamientos se está informando de los posibles beneficios terapéuticos de las intervenciones basadas en las artes, como la arteterapia, en la promoción de la salud, prevención de la demencia y manejo de la sintomatología asociada. Debido al interés de este tema nos propusimos evaluar los principales efectos de la arteterapia en el envejecimiento y enfermedades neurodegenerativas, analizar los posibles beneficios de esta terapia dirigida a personas mayores durante la pandemia y conocer los efectos del arte respuesta como activismo artístico para promover el cambio social en los estereotipos asociados al envejecimiento. Con el fin de alcanzar estos objetivos se plantearon 5 estudios que han dado lugar a los 5 artículos publicados en revistas de impacto que componen la tesis doctoral. El primer estudio incluye una revisión sistemática que analiza los beneficios de la arteterapia en personas con Enfermedad de Alzheimer (EA): los resultados informan de mejoras en bienestar, calidad de vida, estado anímico y depresión. El segundo artículo muestra un estudio de un caso de Parálisis Supranuclear Progresiva (un parkinsonismo atípico) evaluando posibles beneficios de la arteterapia en la sintomatología asociada a la enfermedad. Los resultados informan de mejoras significativas en expresión emocional, aspectos conductuales y relaciones sociales. El tercer trabajo analiza la relación entre EA y el duelo crónico basándose en un estudio de caso de EA, evaluando los efectos de la arteterapia en los síntomas cognitivos, somáticos y psicológicos. Se observó un impacto positivo en la expresión emocional, aspectos cognitivos (concentración, control, memoria), relaciones sociales y cambios en el sentido de identidad. El cuarto estudio describe una intervención de arteterapia en un grupo de mujeres de edad avanzada realizada durante las restricciones impuestas por la pandemia analizando las dificultades asociadas a este periodo y proponiendo su abordaje a través de la arteterapia. Los resultados sugieren mejoras en aspectos cognitivos (concentración, memoria y atención), expresión e identificación emocional, socialización y disminución de la ansiedad. El quinto estudio consta de dos proyectos relacionados (exposición virtual y talleres intergeneracionales) que tienen como denominador común el arte respuesta como activismo artístico, promoviendo la concienciación y el cambio social, y utilizando el arte respuesta para dar sentido y significado a las reflexiones relacionadas con el envejecimiento. Las experiencias incluidas en las 5 publicaciones contribuyen a generar avance del conocimiento acerca de las posibles aplicaciones de la arteterapia en el envejecimiento, enfermedades neurodegenerativas y prevención de la demencia. También se muestra su utilidad para contrarrestar la privación sensorial y social que conllevan las situaciones de crisis como las vividas durante la pandemia. Además, se han diseñado intervenciones basadas en el activismo artístico que pueden contribuir a desafiar estereotipos y superar actitudes negativas de la sociedad hacia la vejez. En futuros estudios sería de interés realizar intervenciones en muestras más amplias y con seguimiento longitudinal, así como el uso complementario de biomarcadores o técnicas de neuroimagen para evaluar los resultados de la intervención en la población de edad avanzada. Estas intervenciones arteterapéuticas pueden contribuir a crear experiencias participativas intergeneracionales basadas en las artes sobre la experiencia del envejecimiento / [CA] L'augment de l'envelliment de la població a nivell mundial i la limitada eficàcia dels tractaments disponibles per a la demència plantegen la necessitat de desenvolupar intervencions dirigides a l'envelliment i a les malalties neurodegeneratives. També es fa necessari promoure canvis relacionats amb la percepció negativa sobre la vellesa en la societat. Davant estos plantejaments s'està informant dels possibles beneficis terapèutics de les intervencions basades en les arts, com l'artteràpia, en la promoció de la salut, prevenció de la demència i maneig de la simptomatologia associada. A causa de l'interés d'este tema ens vam proposar avaluar els principals efectes de l'artteràpia en l'envelliment i malalties neurodegeneratives, analitzar els possibles beneficis d'esta teràpia dirigida a persones majors durant la pandèmia i conéixer els efectes de l'art resposta com a activisme artístic per a promoure el canvi social en els estereotips associats a l'envelliment. Amb la finalitat d'aconseguir estos objectius es van plantejar 5 estudis que han donat lloc als 5 articles publicats en revistes d'impacte que componen la tesi doctoral. El primer estudi inclou una revisió sistemàtica que analitza els beneficis de l'artteràpia en persones amb Malaltia d'Alzheimer: els resultats informen de millores en benestar, qualitat de vida, estat anímic i depressió. El segon article mostra un estudi de cas de Paràlisis Supranuclear Progressiva (un parkinsonisme atípic) avaluant possibles beneficis de l'artteràpia en la simptomatologia associada a la malaltia. Els resultats informen de millores significatives en expressió emocional, aspectes conductuals i relacions socials. El tercer treball analitza la relació entre Malaltia d'Alzheimer i el dol crònic basant-se en un estudi de un cas de Malaltia d'Alzheimer, avaluant els efectes de l'artteràpia en els símptomes cognitius, somàtics i psicològics. Es va observar un impacte positiu en l'expressió emocional, aspectes cognitius (concentració, control, memòria), relacions socials i canvis en el sentit d'identitat. El quart estudi descriu una intervenció d'artteràpia en un grup de dones d'edat avançada realitzada durant les restriccions imposades per la pandèmia analitzant les dificultats associades a este període i proposant el seu abordatge a través de l'artteràpia. Els resultats suggerixen millores en aspectes cognitius (concentració, memòria i atenció), expressió i identificació emocional, socialització i disminució de l'ansietat. El quint estudi consta de dos projectes relacionats (exposició virtual i tallers intergeneracionals) que tenen com a denominador comú l'art resposta com a activisme artístic, promovent la conscienciació i canvi social, i utilitzant l'art resposta per a donar sentit i significat a les reflexions relacionades amb l'envelliment. Les experiències incloses en les 5 publicacions contribuïxen a generar avanç del coneixement sobre les possibles aplicacions de l'artteràpia en l'envelliment, malalties neurodegeneratives i prevenció de la demència. També es mostra la seua utilitat per a contrarestar la privació sensorial i social que comporten les situacions de crisis com les viscudes durant la pandèmia. A més, s'han dissenyat intervencions basades en l'activisme artístic que poden contribuir a desafiar estereotips i superar actituds negatives de la societat cap a la vellesa. En futurs estudis seria d'interés realitzar intervencions en mostres més àmplies i amb seguiment longitudinal, així com l'ús complementari de biomarcadors o tècniques de neuroimatgeria per a avaluar els resultats de la intervenció en la població d'edat avançada. Estes intervencions artterapèutiques poden contribuir a crear experiències participatives intergeneracionals basades en les arts sobre l'experiència de l'envelliment / [EN] The increasing aging of the world's population and the limited effectiveness of available treatments for dementia increase the need to develop interventions that target aging and neurodegenerative diseases. There is also a need to promote changes in negative societal perceptions of old age. In light of these approaches, the potential therapeutic benefits of arts-based interventions, such as art therapy, in health promotion, dementia prevention and management of associated symptoms are being reported. Due to the interest of this topic, we proposed to evaluate the main effects of art therapy in ageing and neurodegenerative diseases, to analyze the possible benefits of this therapy for older people during the pandemic, and to know the effects of response art as artistic activism to promote social change in the stereotypes associated with ageing. In order to achieve these objectives, 5 studies were proposed, which gave rise to the 5 articles published in high impact journals that make up the thesis. The first study is a systematic review analyzing the benefits of art therapy in people with Alzheimer's disease: the results report improvements in well-being, quality of life, mood and depression. The second article presents a case study of a person living with Progressive Supranuclear Palsy (atypical parkinsonism), evaluating the potential benefits of art therapy on the symptomatology associated with the disease. The results report significant improvements in emotional expression, behavioral aspects and social relationships. The third paper analyses the relationship between Alzheimer's disease and chronic grief based on a case study of a woman diagnosed with Alzheimer's disease, evaluating the effects of art therapy on cognitive, somatic and psychological symptoms. Positive effects were observed on emotional expression, cognitive aspects (concentration, control, memory), social relationships and changes in sense of identity. The fourth study describes an art therapy intervention with a group of old women, carried out during the restrictions imposed by the pandemic, analyzing the difficulties associated with this period and proposing an approach through art therapy. The results suggest improvements in cognitive aspects (concentration, memory and attention), emotional expression and identification, socialization and reduction of anxiety. The fifth study consists of two related projects (virtual exhibition and intergenerational workshops) that share the common denominator of Response Art as artistic activism, promoting awareness and social change, and using Response Art to give sense and meaning to reflections related to aging. The experiences included in the 5 publications contribute to the advancement of knowledge about the possible applications of art therapy in ageing, neurodegenerative diseases and dementia prevention. They also demonstrate its usefulness in counteracting the sensory and social deprivation associated with crisis situations such as those experienced during the pandemic. In addition, interventions based on artistic activism have been developed that can help to challenge stereotypes and overcome negative societal attitudes towards old age. In future studies, it would be interesting to carry out interventions in larger samples and with longitudinal follow-up, as well as the complementary use of biomarkers or neuroimaging techniques to assess the results of the intervention with older people. These art-therapeutic interventions can contribute to the creation of art-based intergenerational participatory experiences of aging / Marco Martínez, P. (2024). Arteterapia en el envejecimiento y enfermedades neurodegenerativas. Experiencias basadas en la prevención, intervención y el activismo artístico [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/206125 / Compendio

[ES] En esta tesis, el principal objetivo es analizar el efecto de la osteoporosis en el comportamiento mecánico del hueso trabecular. El comportamiento del hueso trabecular se ha abordado desde diferentes enfoques: ensayos experimentales, modelos de elementos finitos (EF) e imagen médica obtenida por micro-CT. El impacto de la osteoporosis se ha estudiado en distintas escalas. Se ha abordado un estudio a nivel de tejido lamelar del hueso trabecular para estimar las ecuaciones que nos permitan definir las propiedades elásticas y resistentes en función de la densidad mineral ósea y la porosidad del tejido. Estas ecuaciones inferidas en los modelos de EF permitirán estudiar el comportamiento del tejido óseo lamelar abarcando un amplio rango de porosidades y DMOs. Se ha realizado un estudio de la estructura trabecular y del tejido lamelar utilizando un estereomicroscopio y el FESEM. Al nivel del tejido lamelar, se ha podido observar la disposición de las lamelas en distintas localizaciones, como en las trabéculas y sus intersecciones. Además, se ha podido evaluar la porosidad tisular natural y la producida por enfermedades óseas. Esta información se ha introducido en los modelos EF para definir las propiedades en las muestras. Las ecuaciones elásticas y resistentes estimadas consideran un comportamiento ortótropo y es posible cuantificar cómo afectan la DMO y la porosidad a estas propiedades. Se ha estudiado el comportamiento mecánico a compresión de muestras humanas de hueso trabecular procedente de cabezas femorales. Estas muestras se clasifican en tres grupos: sano, artrósico y osteoporótico. Estas muestras se han estudiado mediante ensayos experimentales, imagen médica y modelos de EF, permitiendo obtener gran información sobre el comportamiento mecánico del hueso. La respuesta mecánica está muy influenciada por la microarquitectura trabecular. Los resultados obtenidos más relevantes son el módulo aparente, la tensión de fallo y la deformación de fallo. Se han podido generar modelos de EF y estudiar la morfometría de las muestras. Los modelos de EF han permitido estimar las propiedades a nivel de tejido: módulo de Young a nivel de tejido y las deformaciones de fluencia y fallo. Los resultados muestran que a nivel de tejido no se aprecian variaciones en el módulo de Young aunque el hueso presente una patología ósea. Un comportamiento de fluencia similar se ha observado para todos los grupos, con diferencias únicamente en la deformación de fallo. El estudio morfométrico permite analizar los parámetros morfométricos que diferencian las muestras sanas de las enfermas. Se han correlacionado dichos parámetros con la respuesta mecánica para analizar los que tienen mayor influencia sobre ella. Las correlaciones permiten estimar la respuesta mecánica del hueso utilizando imagen médica sin realizar ensayos experimentales. Los parámetros obtenidos de la respuesta mecánica también se han relacionado entre sí, permitiendo conocer el comportamiento de cada una de las muestras que es diferente según la enfermedad que padecen. También, se han estudiado muestras bioinspiradas y estructuras TPMS obtenidas mediante fabricación aditiva. Estas muestras se han fabricado con PLA como material de impresión. Las muestras muestran un comportamiento ortótropo como las muestras trabeculares. Los simulantes pueden ser utilizados para hacer estudios previos cuando no se disponga de las muestras óseas. El tratamiento de fracturas óseas de gran tamaño requiere de técnicas no convencionales para la fijación del hueso. Suelen utilizarse andamios óseos con triple periodicidad que tienen como resultado propiedades ortótropas iguales en las tres direcciones ortogonales. Estos sistemas deben disponer de rigideces similares al hueso alrededor del defecto para evitar el aflojamiento del implante. Por ello, se propone una metodología que permite diseñar andamios óseos paciente-específicos que permiten ajustar las propiedades mecánicas ortótropas en función del hueso. / [CA] En esta tesi, el principal objectiu és analitzar l'efecte de l'osteoporosi en el comportament mecànic de l'os trabecular. El comportament de l'os trabecular s'ha abordat des de diferents plantejaments, com són els assajos experimentals, els models d'elements finits (EF) i la imatge mèdica obtinguda per micro-CT. L'impacte de l'osteoporosi s'ha estudiat en diferents escales. En primer lloc, s'ha abordat un estudi a nivell de teixit lamellar de l'os trabecular per a estimar les equacions que ens permeten definir les propietats elàstiques i resistents en funció de la densitat mineral òssia i la porositat del teixit. Estes equacions inferides en els models d'EF permetran estudiar el comportament del teixit ossi lamel·lar abastant un ampli rang de porositats i DMOs. S'ha realitzat un estudi de l'estructura trabecular i del teixit lamel·lar utilitzant un estereomicroscopi i el FESEM. Al nivell del teixit lamel·lar, s'ha pogut observar la disposició de les lamel·les en diferents localitzacions, com en les trabècules i les seues interseccions. A més, s'ha pogut avaluar la porositat tissular natural i la produïda per malalties òssies. Tota esta informació ha sigut incorporada als models numèrics per a poder definir les propietats en les mostres trabeculars. Les equacions elàstiques i resistents estimades consideren un comportament ortòtrop i és possible quantificar com afecten la DMO i la porositat a estes propietats. S'ha estudiat el comportament mecànic a compressió de mostres humanes d'os trabecular procedent de caps femorals i s'han classificat en tres grups: sa, artròsic i osteoporòtic. S'han estudiat mitjançant assajos experimentals, imatge médica i models d'EF, obtenint gran informació sobre el comportament mecànic de l'os. La resposta mecànica està fortament influenciada per la microarquitectura trabecular. Els resultats obtinguts més importants són el mòdul aparent, la tensió de fallada i la deformació de fallada. S'han generat models d'EF i estudiat la morfometria. Els models d'EF han permés estimar les propietats a nivell de teixit: el mòdul de Young a nivell de teixit i les deformacions de fluència i fallada. A nivell de teixit no s'aprecien variacions en el mòdul de Young encara que l'os present una patologia òssia. Un comportament de fluència similar s'ha observat per a tots els grups, amb diferències únicament en la deformació de fallada. L'estudi de la morfometria ha permés analitzar els paràmetres morfomètrics que diferencien les mostres sanes de les malaltes, i fins i tot a diferenciar entre diferents patologies. S'han correlacionat estos paràmetres amb la resposta mecànica per a analitzar aquells que tenen major influència sobre ella. Les correlacions obtingudes permeten estimar la resposta mecànica de l'os trabecular utilitzant les imatges micro-CT sense necessitat de realitzar assajos experimentals. Els paràmetres obtinguts de la resposta mecànica també s'han relacionat entre si. Estes relacions permeten conéixer el comportament de cadascuna de les mostres que és diferent segons la malaltia que patixen. També, s'han estudiat mostres bioinspirades i estructures TPMS obtingudes mitjançant fabricació additiva. Estes mostres bioinspirades s'han fabricat amb PLA com a material d'impressió. Les mostres mostren un comportament ortòtrop com les trabeculars. Estos simulants poden ser utilitzats per a fer estudis previs quan no es dispose de les mostres òssies. El tractament de fractures òssies de gran grandària requerix de tècniques no convencionals per a la fixació de l'os. Solen utilitzar-se bastides òssies amb triple periodicitat que tenen com a resultat propietats ortòtropes iguals en les tres direccions ortogonals. Estos sistemes han de disposar de rigideses similars a l'os en el veïnatge del defecte per a evitar l'afluixament de l'implant. S'ha proposat una metodologia que permet dissenyar bastides òssies pacient-específics que permeten ajustar les propietats mecàniques ortòtropes en cada direcció en funció de l'os. / [EN] The main objective of this thesis is to analyse the effect of osteoporosis on the mechanical behaviour of cancellous bone. The behaviour of cancellous bone has been addressed through different approaches: experimental tests, finite element (FE) models and medical imaging obtained by micro-CT. The impact of osteoporosis has been studied on different scales. Firstly, a study has been undertaken at the lamellar tissue level of trabecular bone to estimate the equations that define the elastic and strength properties as a function of bone mineral density and tissue porosity. These equations are inferred from FE models and allow us to characterise the behaviour of lamellar bone tissue covering a wide range of porosities and BMDs. A study of the cancellous structure and lamellar tissue has been carried out using a stereomicroscope and FESEM. At lamellar tissue level, it was possible to observe the arrangement of lamellae in different locations, such as trabeculae and at their intersections. In addition, it has been possible to evaluate the natural tissue porosity and that produced by bone diseases. All this information has been incorporated to the numerical models in order to define the properties of cancellous bone samples. The estimated elastic and strength equations consider an orthotropic behaviour and it is possible to quantify how BMD and porosity affect these properties. On the other hand, the mechanical behaviour under compression of human trabecular bone samples from femoral heads has been studied. These samples are classified into three study groups: healthy, osteoarthrosic and osteoporotic. The samples have been studied using experimental tests, medical imaging obtained and FE models, enabling to obtain a great deal of information regarding the mechanical behaviour of the bone. The trabecular microarchitecture strongly influences the mechanical response. The most important results obtained are the apparent modulus, the failure stress and the failure strain. It was possible to generate FE models and study the morphometry of the specimens. The FE models have made it possible to estimate the properties at the tissue level. The results revealed that at the tissue level, Young's modulus does not vary appreciably, even if the bone shows bone pathology. A similar yield behaviour is observed for all groups, with differences only in the final failure strain. The morphometry study has enabled to analyse the morphometric parameters that differentiate between healthy and diseased specimens and even to differentiate between different pathologies. The morphometric parameters have been correlated with the mechanical response to analyse those that have the most significant influence on the mechanical response. The correlations obtained make it possible to estimate the mechanical response of trabecular bone using micro-CT images without the need for experimental tests. The parameters obtained from the mechanical response have also been related. These relationships permit to know the behaviour of each of the samples, which is different depending on the disease they suffer. Finally, bioinspired samples and minimal surface area triple periodic structures obtained by additive manufacturing have been studied. These samples are made of PLA as the printing material. The samples show a similar orthotropic behaviour to the trabecular samples. These simulants can be used for pre-studies when bone samples are not available. The treatment of large bone fractures requires unconventional techniques for bone fixation. Bone scaffolds with triple periodicity that result in equal orthotropic properties in all three orthogonal directions are often used. These systems must have bone-like stiffness in the vicinity of the defect to avoid implant loosening. To this end, a methodology has been proposed to design patient-specific bone scaffolds that allow the orthotropic mechanical properties in each direction to be calibrated according to a specific bone. / The author and the supervisors of this PhD thesis acknowledge the Ministerio de Ciencia e Innovación y Universidades and the European Regional Development Fund (FEDER) for the financial support received through the projects PID2020-118920RB-I00 and PID2020-118480RB-C21 and C22 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033, and the Generalitat Valenciana for Plan FDEGENT 2018 and Programa PROMETEO/2021/046. / Megías Díaz, R. (2024). Analysis of osteoporosis effect on the mechanical behaviour and morphometry of human cancellous bone [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/206355

Tesis por compendio / [ES] La obesidad es un gran reto de salud pública que ha alcanzado proporciones epidémicas. El entorno "occidentalizado" en el que vivimos, caracterizado por la accesibilidad a alimentos hipercalóricos, contribuye al desequilibrio crónico entre energía ingerida y gasto energético que causan la obesidad. Las intervenciones conductuales diseñadas para la pérdida de peso tienen limitada efectividad a largo plazo, por lo que existe una urgente necesidad de desarrollar estrategias más eficaces y seguras para prevenir y tratar la obesidad y sus comorbilidades. El desarrollo de estrategias terapéuticas dirigidas al intestino para mejorar la salud metabólica requiere un conocimiento en profundidad de las vías de señalización neuroendocrina intestinal que regulan el la ingesta y el equilibrio energético. El objetivo de esta tesis ha sido profundizar en las interacciones intestino-cerebro implicadas en el control de la homeostasis energética, incluyendo los componentes endocrinos, neurales y la microbiota intestinal, en el contexto del desarrollo de la obesidad inducida por una dieta hipercalórica. En los Capítulos 1 y 2 hemos explorado nuevas funciones de las neuronas sensoriales aferentes que expresan el canal de sodio Nav1.8 en el control de la homeostasis energética, considerando las diferencias entre sexos. Hemos generado un modelo de ratón carente de las neuronas Nav1.8+ mediante ablación con toxina diftérica. En el Capítulo 1 hemos demostrado que las neuronas Nav1.8+ son indispensables para regular específicamente según el sexo las vías neurales y endocrinas implicadas en la homeostasis energética. En hembras, la ablación de estas neuronas mejora la regulación de la glucosa postprandial potenciando la señalización enteroendocrina de GLP-1 y acelera el tránsito intestinal, mientras que en machos induce resistencia al aumento de peso inducido por una dieta obesogénica. En el Capítulo 2 hemos demostrado que, en machos, la ablación de las neuronas Nav1.8+ altera el control coordinado de la ingesta i las variaciones de peso diarias, además de alterar la señalización enteroendocrina y las oscilaciones diarias de la microbiota intestinal en respuesta al estado nutricional (ayuno/ingesta), y perturbar la homeostasis del sistema inmune intestinal. En el capítulo 3, hemos usado un modelo de ratón con obesidad inducida por dieta para explorar los mecanismos por los cuales Phascolarctobacterium faecium DSM 32890, una cepa bacteriana intestinal aislada de humanos metabólicamente sanos, previene la obesidad modulando la ingesta. La administración de P. faecium reduce la ingesta calórica gracias a la hipersecreción de la hormona gastrointestinal saciante el PYY. Independientemente de sus efectos anorexigénicos, la bacteria ejerce sus beneficios metabólicos estimulando el tránsito intestinal y reduciendo la absorción intestinal de lípidos, evitando la acumulación de grasa corporal. En conclusión, esta tesis doctoral proporciona evidencia preclínica que contribuye a una comprensión más precisa de las vías neuroendocrinas que comunican el intestino y el cerebro, y del papel que tiene la microbiota intestinal en la regulación de la ingesta y el gasto energético. Destacamos la importancia de las neuronas sensoriales aferentes Nav1.8+ en la detección de estímulos intestinales por quimiorreceptores para regular el balance energético en ambos sexos, lo cual abre una nueva línea de investigación para diseñar herramientas de neuromodulación de las neuronas Nav1.8+ con el fin de prevenir y tratar los trastornos metabólicos inducidos por la dieta, de forma específica para cada sexo. También destacamos que P. faecium es una bacteria candidata como probiótico de nueva generación, ya que modula el sistema enteroendocrino del hospedador y previene la obesidad en un modelo preclínico. En conjunto, estos hallazgos proporcionan una base para el desarrollo de estrategias terapéuticas basadas en el intestino dirigidas a combatir la obesidad y comorbilidades asociadas. / [CA] L'obesitat és un gran repte de salut pública que ha assolit proporcions epidèmiques. L'entorn "occidentalitzat" en el que vivim, caracteritzat per l'accessibilitat a aliments hipercalòrics, contribueix al desequilibri crònic entre energia ingerida i despesa energètica que causen l'obesitat. Les intervencions conductuals dissenyades per a la pèrdua de pes tenen una eficàcia limitada a llarg termini, per la qual cosa hi ha una necessitat urgent de desenvolupar estratègies més eficaces i segures per a prevenir i tractar l'obesitat i les seues comorbiditats. El desenvolupament d'estratègies terapèutiques dirigides a l'intestí per a millorar la salut metabòlica requereix un coneixement en profunditat de les vies de senyalització neuroendocrina intestinal que regulen la ingesta i l'equilibri energètic. L'objectiu d'aquesta tesi ha sigut aprofundir en les interaccions intestí-cervell implicades en el control de l'homeòstasi energètica, incloent els components endocrins, neurals i la microbiota intestinal, en el context del desenvolupament de l'obesitat induïda per una dieta hipercalòrica. En els Capítols 1 i 2 hem explorat noves funcions de les neurones sensorials aferents que expressen el canal de sodi Nav1.8 en el control de l'homeòstasi energètica, considerant les diferències entre sexes. Hem generat un model de ratolí mancat de les neurones Nav1.8+ mitjançant ablació amb toxina diftèrica. En el Capítol 1 hem demostrat que les neurones Nav1.8+ són indispensables per a regular, específicament segons el sexe, les vies neurals i endocrines implicades en l'homeòstasi energètica. En femelles, l'ablació d'aquestes neurones millora la regulació de la glucosa postprandial potenciant la senyalització enteroendocrina de GLP-1 i accelera el trànsit intestinal, mentre que en mascles indueix resistència a l'augment de pes induït per una dieta obesogènica. En el Capítol 2 hem demostrat que, en mascles, l'ablació de les neurones Nav1.8+ altera el control coordinat de la ingesta i les variacions de pes diàries, a més d'alterar la senyalització enteroendocrina i les oscil·lacions diàries de la microbiota intestinal en resposta a l'estat nutricional (dejuni/ingesta), i pertorbar l'homeòstasi del sistema immunitari intestinal. En el capítol 3, hem utilitzat un model de ratolí amb obesitat induïda per dieta per explorar els mecanismes pels quals Phascolarctobacterium faecium DSM 32890, una soca bacteriana intestinal aïllada d'humans metabòlicament sans, prevé l'obesitat modulant la ingesta. L'administració de P. faecium redueix la ingesta calòrica gràcies a la hipersecreció de l'hormona gastrointestinal saciant PYY. Independentment dels seus efectes anorexigènics, el bacteri exerceix els seus beneficis metabòlics estimulant el trànsit intestinal i reduint l'absorció intestinal de lípids, evitant l'acumulació de greix corporal. En conclusió, aquesta tesi doctoral proporciona evidència preclínica que contribueix a una comprensió més precisa de les vies neuroendocrines que comuniquen l'intestí i el cervell, i del paper que té la microbiota intestinal en la regulació de la ingesta i la despesa energètica. Destaquem la importància de les neurones sensorials aferents Nav1.8+ en la detecció d'estímuls intestinals per quimioreceptors per a regular l'equilibri energètic en ambdós sexes, que obri una nova línia d'investigació per a dissenyar ferramentes de neuromodulació de les neurones Nav1.8+ amb la finalitat de prevenir i tractar els trastorns metabòlics induïts per la dieta, de forma específica per a cada sexe. També destaquem que P. faecium és un bacteri candidat com a probiòtic de nova generació, ja que modula el sistema enteroendocrí de l'hoste i prevé l'obesitat en un model preclínic. En conjunt, aquests troballes proporcionen una base per al desenvolupament d'estratègies terapèutiques basades en l'intestí dirigides a combatre l'obesitat i comorbiditats associades. / [EN] Obesity is a major global public health challenge that has reached epidemic proportions. Besides its profound impact on health and well-being, this metabolic disorder represents a significant economic burden to society. Our westernized environment where high-calorie foods are readily available, represents a major driver of the chronic imbalance between energy intake and energy expenditure that cause obesity. The limited effectiveness of behavioral interventions to manage long-term weight loss highlights the urgent need to develop more effective and minimally invasive approaches to prevent and treat obesity and its comorbidities. The development of gut-targeted therapeutic strategies to improve metabolic health requires a comprehensive understanding of the gut neuroendocrine signaling pathways that, in interaction with the gut microbiota, control feeding behavior to ultimately maintain energy balance. The aim of this thesis has been to gain insight into gut-brain interactions, including those mediated by endocrine, neural and gut microbial components, involved in the control of energy homeostasis, with a focus on obesogenic diet-related dysfunctions that increase susceptibility to develop obesity. In Chapters 1 and 2, we have investigated novel functions of sensory afferent neurons expressing the sodium channel Nav1.8 in the control of energy homeostasis, considering sex-specificities, by generating a mouse model lacking Nav1.8+ neurons through a diphtheria toxin ablation strategy. In Chapter 1, we show that Nav1.8+ neurons are required to control neural and endocrine pathways involved in energy homeostasis in a sex-specific manner. Specifically, ablation of Nav1.8+ neurons in females improves postprandial glucose regulation by enhancing glucagon-like peptide-1 enteroendocrine signaling and accelerating intestinal transit, whereas in males it induces resistance to weight gain in response to an obesogenic diet. To further explore the role of Nav1.8+ neurons in controlling food intake and pre- and post-prandial daily rhythms that influence metabolic phenotype, in Chapter 2 we show in males that ablation of Nav1.8+ sensory neurons impairs the coordinated control of food intake and body weight fluctuations throughout the day. The loss of these neurons also alters the physiological enteroendocrine signaling and daily gut microbiota oscillations in response to the nutritional status (fasting/refeeding cycles) and disrupts intestinal immune homeostasis. In Chapter 3, we used a diet-induced obese mouse model to investigate the mechanisms by which Phascolarctobacterium faecium DSM 32890, a gut bacterial strain isolated from metabolically healthy humans, prevents obesity by modulating food intake. We show that administration of P. faecium reduces caloric intake by promoting hypersecretion of a satiating gastrointestinal hormone, the peptide YY (PYY). Independently of its anorexigenic effects, the bacterium exerts its metabolic benefits via complementary mechanisms, specifically by stimulating intestinal transit and reducing intestinal lipid absorption, thereby preventing body fat accumulation. In conclusion, this doctoral thesis provides preclinical evidence for a better understanding of gut-to-brain neuroendocrine pathways and the role of gut microbiota in the regulation of food intake and energy expenditure. We highlight the importance of Nav1.8+ sensory afferent neurons in gut chemosensing for maintaining energy balance in both sexes, which prompts novel research lines and opportunities to design of sex-specific neuromodulation tools targeting Nav1.8+ neurons for prevention and treatment of diet-induced metabolic disorders. We also highlight that P. faecium is a promising next-generation probiotic candidate, as it modulates the host enteroendocrine system and prevents obesity in a preclinical model. Overall, our findings contribute to the development of gut-based therapeutic strategies to combat obesity and associated comorbidities. / This study has been funded by the European Union 7th Framework Program through the MyNewGut project (Grant agreement No. 613979) and Horizon 2020 research and innovation program under the Marie Sklodowska-Curie grant agreement No. 797297 (MRP), the Spanish Ministry of Science and Innovation (Grant PID2020-119536RB-I00), the European Commission – NextGenerationEU, through the CSIC Interdisciplinary Thematic Platform (PTI+) NEURO- AGING+ (PTI-NEURO-AGING+)”. The grant of the Spanish Ministry of Science and Innovation (MCIN/AEI) to IATA-CSIC as Accredited Center of Excellence (CEX2021-001189-S/ MCIN/AEI / 10.13039/501100011033) is acknowledged. / Bullich Vilarrubias, C. (2024). Influence of gut-to-brain neuroendocrine pathways and intestinal microbiota on energy homeostasis [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207342 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] La familia Solanaceae incluye cultivos de gran importancia económica mundial como la berenjena (Solanum melongena L.) y el tomate (S. lycopersicum L.). Aunque ambos cultivos muestran tendencias positivas en producción, rendimiento y consumo, actualmente se encuentran bajo la amenaza constante de múltiples estreses abióticos y bióticos, debido al estrechamiento y uniformidad genética de las variedades comerciales modernas de alto rendimiento. Como consecuencia de los procesos de domesticación y de los programas de mejora, habitualmente se ha producido una importante pérdida de variabilidad genética en las especies cultivadas, lo que conlleva un aumento del riesgo de pérdidas de rendimiento frente a las amenazas y una disminución de las fuentes de variabilidad para la mejora del cultivo. Por ello, en la presente tesis doctoral, se propone el aprovechamiento del potencial oculto de los parentales silvestres mediante la construcción de poblaciones experimentales interespecíficas Multi-parent Advanced Generation InterCross (MAGIC) que combinen germoplasma cultivado, semidomesticado y silvestre para contribuir en el rescate de parte de la variabilidad perdida en berenjena y tomate y la identificación de genes candidatos y polimorfismos causales que controlen caracteres cuantitativos de interés. En el primer capítulo de esta tesis, nos propusimos presentar la primera población MAGIC de berenjena desarrollada hasta el momento, a partir de siete accesiones de berenjena común de diferentes orígenes y una accesión de la especie silvestre S. incanum. Los ocho parentales utilizados para la construcción de esta población mostraron una amplia diversidad genética según los datos de resecuenciación genómica, fenotípica, de fruto, agronómica y de caracteres de resistencia al estrés. Esta población interespecífica fue fenotipada para diferentes caracteres y genotipada mediante la plataforma de Single Primer Enrichment Technology (SPET). Los resultados se utilizaron para la elucidación de los genes responsables de los diferentes patrones de pigmentación del fruto, incluyendo la biosíntesis de antocianinas y clorofilas uniformes, y la malla verde irregular del fruto. Comprender los mecanismos por los que se sintetizan los pigmentos de los frutos podría ser de gran utilidad para impulsar futuros programas de mejora centrados no sólo en la demanda específica de diversificación de frutos por parte de los consumidores, sino también en el desarrollo de nuevas variedades que presenten una mayor calidad nutricional y resistencia para hacer frente a los retos medioambientales que se avecinan. Esto es posible gracias a la relación de los pigmentos con las propiedades antioxidantes, la fotosíntesis y la biología del estrés de las plantas, entre otras. En el segundo capítulo de esta tesis, se abordó el desarrollo de una población MAGIC de tomate utilizando cuatro accesiones de la especie silvestre más cercana semidomesticada S. lycopersicum var. cerasiforme, y cuatro accesiones de S. pimpinellifolium, el ancestro del tomate cultivado. Estas especies se han utilizado poco en la mejora genética del tomate y no se ha explotado todo su potencial a pesar de su gran diversidad genética, su amplia variabilidad climática y ecológica y su proximidad al tomate cultivado. Las poblaciones MAGIC anteriores se desarrollaron combinando accesiones de tomate común de tipo cherry y de fruto más grande. Sin embargo, los resultados indican que estos ocho parentales no representan la variabilidad genética andina de S. l. var. cerasiforme perdida durante el proceso de domesticación y, por lo tanto, la población propuesta es complementaria a la ya desarrollada. La población interespecífica final también se genotipó mediante un panel SPET y se realizó una prueba de concepto para comprobar el potencial de la población fenotipándola para tamaño de fruto, pigmentación de la planta, morfología de la hoja y precocidad. / [CA] La família Solanaceae inclou cultius de gran importància econòmica mundial com l'albergina (Solanum melongena L.) i la tomaca (S. lycopersicum L.). Encara que tots dos cultius mostren tendències positives en producció, rendiment i consum, actualment es troben sota l'amenaça constant de múltiples estressos abiòtics i biòtics, a causa de l'estrenyiment i uniformitat genètica de les varietats comercials modernes d'alt rendiment. A conseqüència dels processos de domesticació i dels programes de millora, habitualment s'ha produït una important pèrdua de variabilitat genètica en les espècies cultivades, la qual cosa comporta un augment del risc de pèrdues de rendiment enfront de les amenaces i una disminució de les fonts de variabilitat per a la millora del cultiu. Per això, en la present tesi doctoral, es proposa l'aprofitament del potencial ocult dels parentals silvestres mitjançant la construcció de poblacions experimentals interespecífiques Multi-parent Advanced Generation InterCross (MAGIC) que combinen germoplasma cultivat, semidomesticat i silvestre per a contribuir en el rescat de part de la variabilitat perduda en albergina i tomaca i la identificació de gens candidats i polimorfismes causals que controlen caràcters quantitatius d'interès. En el primer capítol d'aquesta tesi, ens vam proposar presentar la primera població MAGIC d'albergina desenvolupada fins ara, a partir de set accessions d'albergínia comuna de diferents orígens i una accessió de l'espècie silvestre S. incanum. Els huit parentals utilitzats per a la construcció d'aquesta població van mostrar una àmplia diversitat genètica segons les dades de reseqüenciació genòmica, fenotípica, de fruit, agronòmica i de caràcters de resistència a l'estrès. Aquesta població interespecífica va ser fenotipada per a diferents caràcters i genotipada mitjançant la plataforma de Single Primer Enrichment Technology (SPET). Els resultats es van utilitzar per a l'elucidació dels gens responsables dels diferents patrons de pigmentació del fruit, incloent-hi la biosíntesi d'antocianines i clorofil·les uniformes, i la malla verda irregular del fruit. Comprendre els mecanismes pels quals se sintetitzen els pigments dels fruits podria ser de gran utilitat per a impulsar futurs programes de millora centrats no sols en la demanda específica de diversificació de fruits per part dels consumidors, sinó també en el desenvolupament de noves varietats que presenten una major qualitat nutricional i resistència per a fer front als reptes mediambientals que s'aveïnen. Això és possible gràcies a la relació dels pigments amb les propietats antioxidants, la fotosíntesi i la biologia de l'estrès de les plantes, entre altres. En el segon capítol d'aquesta tesi, es va abordar el desenvolupament d'una població MAGIC de tomaca utilitzant quatre accessions de l'espècie silvestre més pròxima semidomesticada S. lycopersicum var. cerasiforme, i quatre accessions de S. pimpinellifolium, l'ancestre de la tomaca cultivada. Aquestes espècies s'han utilitzat poc en la millora genètica de la tomaca i no s'ha explotat tot el seu potencial malgrat la seua gran diversitat genètica, la seua àmplia variabilitat climàtica i ecològica i la seua proximitat a la tomaca cultivada. Les poblacions MAGIC anteriors es van desenvolupar combinant accessions de tomaca comuna de tipus cherry i de fruit més gran. No obstant això, els resultats indiquen que aquests huit parentals no representen la variabilitat genètica andina de S. l. var. cerasiforme perduda durant el procés de domesticació i, per tant, la població proposada és complementària a la ja desenvolupada. La població interespecífica final també es va genotipar mitjançant un panell SPET i es va realitzar una prova de concepte per a comprovar el potencial de la població fenotipant-la per a grandària de fruit, pigmentació de la planta, morfologia de la fulla i precocitat. / [EN] The Solanaceae family includes crops of global economic importance such as eggplant (Solanum melongena L.) and tomato (S. lycopersicum L.). Although both crops show positive trends in production, yield, and consumption, they are currently under constant threat from multiple abiotic and biotic stresses, due to the genetic narrowing and uniformity of modern high-yielding commercial varieties. As a consequence of domestication processes and plant breeding programs, usually there has been a significant loss of genetic variability in cultivated species, leading to an increased risk of yield losses when facing threats and a decrease in sources of variability for crop improvement. Therefore, in the present doctoral thesis, it is proposed the leverage of the hidden potential of the wild relatives by constructing inter-specific Multi-parent Advanced Generation InterCross (MAGIC) experimental populations combining cultivated, semi-domesticated, and wild germplasm to contribute to rescuing some of the lost variability in eggplant and tomato and the identification of candidate genes and causative polymorphisms controlling interesting quantitative traits. In the first chapter of this thesis, we aimed to present the first eggplant MAGIC population so far, developed from seven accessions of common eggplant from different origins and one wild species S. incanum accession. The eight founders used for the construction of this population showed a wide genetic diversity according to genome resequencing data, phenotypic, fruit, agronomic and stress resistance traits. This inter-specific population was phenotyped for different traits and genotyped through the single primer enriched technology (SPET) platform. Results were used for the elucidation of the genes responsible for different fruit pigmentation patterns including the biosynthesis of uniform anthocyanins and chlorophylls, and the irregular fruit green netting. Understanding the mechanisms by which fruit pigments are synthesized could be extremely useful to foster future breeding programs focused not only on specific consumers' demand for fruit diversification but also on the development of novel varieties exhibiting enhanced nutritional quality and resilience to tackle the forthcoming environmental challenges. This could be possible thanks to the relationship of pigments with antioxidant properties, photosynthesis, and the stress biology of plants, among others. In the second chapter of this thesis, we addressed the development of a tomato MAGIC population using four accessions of the semi-domesticated closest wild relative S. lycopersicum var. cerasiforme, and four accessions of the S. pimpinellifolium, which is the ancestor of the cultivated tomato. These species have been little used in breeding and their full potential has not been exploited despite their high genetic diversity, their wide climatic and ecological variability and their closeness to the cultivated tomato. Previous MAGIC populations have been developed combining cherry type and larger fruit accessions of common tomato. However, the results indicate that these eight founders do not represent the Andean genetic variability of S. l. var. cerasiforme lost during the domestication process and therefore, the proposed population is complementary to that already developed. The final inter-specific population was also genotyped through a SPET panel and a proof-of-concept for testing the potential of the population was conducted by phenotyping it for fruit size, plant pigmentation, leaf morphology, and earliness traits. / Arrones Olmo, A. (2024). Development and exploitation of MAGIC experimental populations in eggplant and tomato genetics and breeding [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207347 / Compendio

[ES] Esta tesis doctoral tiene como reto la mejora de precisión de un sistema de localización en interiores cuya aplicación principal es el entorno hospitalario. Se apuesta por una novedosa técnica importada recientemente a la tecnología y especificación Bluetooth denominada AoA, con la que se pretende cubrir todos los casos de uso a los que tecnologías existentes no pueden abordar debido a su limitación en la precisión. Gracias a la combinación de esta nueva técnica de posicionamiento junto con sus predecesoras, la solución puede llegar a cubrir otros escenarios de manera precisa y eficiente como la ubicación a nivel de cama, sillón o consulta, gracias al trabajo realizado en el marco de esta tesis, donde se ha mejorado la plataforma de localización de manera holística en los distintos elementos que la componen, buscando una relación coste-efectividad óptima: electrónica, radiofrecuencia y telemática. / [CA] Aquesta tesi doctoral té com a repte la millora de precisió d'un sistema de localització en interiors l'aplicació principal dels quals és l'entorn hospitalari. S'aposta per una nova tècnica importada recentment a la tecnologia i especificació Bluetooth denominada AoA, amb la qual es pretén cobrir tots els casos d'ús als quals tecnologies existents no poden abordar a causa de la seua limitació en la precisió. Gràcies a la combinació d'aquesta nova tècnica de posicionament juntament amb les seues predecessores, la solució pot arribar a cobrir altres escenaris de manera precisa i eficient com la ubicació a nivell de llit, butaca o consulta, gràcies al treball realitzat en el marc d'aquesta tesi, on s'ha millorat la plataforma de localització de manera holística en els diferents elements que la componen, buscant una relació cost-efectivitat òptima: electrònica, radiofreqüència i telemàtica. / [EN] The challenge of this doctoral thesis is to improve the precision of an indoor location system whose main application is the hospital environment. Work has been done on a new technique recently imported into Bluetooth technology and specification called AoA, which is intended to cover all use cases that existing technologies cannot solve due to their limitation in precision. Thanks to the combination of this new positioning technique together with its predecessors, the solution can cover other scenarios with precision and efficiency such as location at the bed, chair or box, thanks to the work carried out within the framework of this thesis, where the location platform has been improved holistically in the different elements that make it up, looking for an optimal cost-effectiveness relationship: electronics, radio frequency and telematics. / Casanova Murillo, M. (2024). Sistemas de localización en interiores en banda UHF [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207553

Tesis por compendio / [ES] Añadir prebióticos al zumo de naranja es una forma innovadora de estimular el mercado de los zumos de frutas. La maltodextrina resistente (RMD) ha demostrado beneficios para la salud en ensayos clínicos, pero su impacto en los alimentos no ha sido suficientemente estudiado. Este trabajo explora la adición de RMD al zumo de naranja antes de la pasteurización, utilizando zumo con y sin pulpa (2,5%) y diferentes concentraciones de RMD: 0, 2,5, 5 y 7,5%. Primero, se estudió el impacto de la RMD en las propiedades fisicoquímicas del zumo pasteurizado. La RMD, debido a su buena solubilidad en agua, afectó propiedades como ºBrix, acidez, densidad, turbidez, reología y color, siendo los cambios más notorios con concentraciones más altas. Esto demostró la viabilidad de agregar RMD en varias concentraciones al zumo. Luego, se investigó el efecto de la RMD en los compuestos bioactivos y su bioaccesibilidad in vitro. La RMD protegió compuestos como fenoles, carotenoides y vitamina C de la degradación térmica, con mayor protección a niveles más altos de RMD. Las muestras con pulpa presentaron valores más altos de compuestos bioactivos y mejoraron la capacidad antioxidante del zumo. La RMD aumentó la bioaccesibilidad de fenoles y vitamina C, pero la disminuyó para carotenoides y ácido ascórbico. La pulpa aumentó la bioaccesibilidad del ácido ascórbico y la vitamina C, pero la redujo para fenoles y carotenoides. La adición de RMD y pulpa disminuyó ligeramente la capacidad antioxidante bioaccesible del zumo, aunque la cantidad total de compuestos bioactivos disponibles fue mayor en muestras con pulpa y RMD. Además del efecto prebiótico, la RMD podría tener aplicaciones interesantes en la tecnología alimentaria. Se realizó una evaluación sensorial con panelistas expertos y análisis de propiedades fisicoquímicas y del perfil aromático de las muestras. La RMD mejoró casi todos los atributos sensoriales, obteniendo puntuaciones más altas que las muestras sin RMD. La adición de RMD no alteró significativamente el perfil aromático del zumo, mientras que la pulpa aumentó compuestos como 1-terpinen-4-ol, octanal, nonanal, decanal y ¿-pineno, y disminuyó limoneno y ß-mirceno. La RMD podría mejorar la aceptabilidad organoléptica del zumo. Finalmente, se evaluó la estabilidad de los compuestos bioactivos y la capacidad antioxidante del zumo pasteurizado con RMD durante el almacenamiento. Se realizaron determinaciones en los días 0, 15, 45, 75, 105 y 170. Inicialmente, la RMD protegió todos los compuestos bioactivos, especialmente fenoles y carotenoides. Aunque añadir pulpa aumentó los compuestos bioactivos, las muestras sin pulpa mostraron mayor capacidad antioxidante. Sin embargo, a lo largo del tiempo, el efecto protector de la RMD fue más pronunciado en muestras con pulpa, sugiriendo una interacción entre RMD y pulpa. Esto ilustra el potencial de la RMD para preservar compuestos saludables en alimentos tratados térmicamente. Estos estudios demuestran el papel de la RMD en aumentar los beneficios saludables y la aceptabilidad organoléptica del zumo de naranja. Al explorar las interacciones entre RMD, zumo y pulpa de naranja, este trabajo muestra un camino prometedor para innovar en el mercado de zumos. La incorporación de prebióticos como la RMD en la tecnología alimentaria podría establecer un nuevo estándar para bebidas funcionales. / [CA] Afegir prebiòtics al suc de taronja és una forma innovadora d'estimular el mercat dels sucs de fruites. La maltodextrina resistent (RMD) ha demostrat beneficis per a la salut en assajos clínics, però el seu impacte en els aliments no ha sigut prou estudiat. Este treball explora l'addició de RMD al suc de taronja abans de la pasteurització, utilitzant suc amb i sense polpa (2,5%) i diferents concentracions de *RMD: 0, 2,5, 5 i 7,5%. Primer, es va estudiar l'impacte de la RMD en les propietats fisicoquímiques del suc pasteuritzat. La RMD, a causa de la seua bona solubilitat en aigua, va afectar propietats com ºBrix, acidesa, densitat, terbolesa, reologia i color, sent els canvis més notoris amb concentracions més altes. Això va demostrar la viabilitat d'agregar RMD en diverses concentracions al suc. Després, es va investigar l'efecte de la RMD en els compostos bioactius i el seu bioaccesibilitat in vitro. La RMD va protegir compostos com a fenols, carotenoides i vitamina C de la degradació tèrmica, amb major protecció a nivells més alts de RMD. Les mostres amb polpa van presentar valors més alts de compostos bioactius i van millorar la capacitat antioxidant del suc. La RMD va augmentar la bioaccesibilitat de fenols i vitamina C, però la va disminuir per a carotenoides i àcid ascòrbic. La polpa va augmentar la bioaccesibilitat de l'àcid ascòrbic i la vitamina C, però la va reduir per a fenols i carotenoides. L'addició de RMD i polpa va disminuir lleugerament la capacitat antioxidant bioaccesible del suc, encara que la quantitat total de compostos bioactius disponibles va ser major en mostres amb polpa i RMD. A més de l'efecte prebiòtic, la RMD podria tindre aplicacions interessants en la tecnologia alimentària. Es va realitzar una avaluació sensorial amb panelistes experts i anàlisis de propietats fisicoquímiques i del perfil aromàtic de les mostres. La RMD va millorar quasi tots els atributs sensorials, obtenint puntuacions més altes que les mostres sense RMD. L'addició de RMD no va alterar significativament el perfil aromàtic del suc, mentres que la polpa va augmentar compostos com 1-terpinen-4-*ol, octanal, nonanal, decanal i ¿-pineno, i va disminuir limoneno i ß-mirceno. La RMD podria millorar l'acceptabilitat organolèptica del suc. Finalment, es va avaluar l'estabilitat dels compostos bioactius i la capacitat antioxidant del suc pasteuritzat amb RMD durant l'emmagatzematge. Es van realitzar determinacions en els dies 0, 15, 45, 75, 105 i 170. Inicialment, la RMD va protegir tots els compostos bioactius, especialment fenols i carotenoides. Encara que afegir polpa va augmentar els compostos bioactius, les mostres sense polpa van mostrar major capacitat antioxidant. No obstant això, al llarg del temps, l'efecte protector de la RMD va ser més pronunciat en mostres amb polpa, suggerint una interacció entre RMD i polpa. Això il·lustra el potencial de la RMD per a preservar compostos saludables en aliments tractats tèrmicament. Estos estudis demostren el paper de la RMD a augmentar els beneficis saludables i l'acceptabilitat organolèptica del suc de taronja. En explorar les interaccions entre RMD, suc i polpa de taronja, este treball mostra un camí prometedor per a innovar en el mercat de sucs. La incorporació de prebiòtics com la RMD en la tecnologia alimentària podria establir un nou estàndard per a begudes funcionals. / [EN] Adding prebiotics to orange juice is an innovative way to stimulate the fruit juice market. Resistant maltodextrin (RMD) has demonstrated health benefits in clinical trials, but its impact on food has not been sufficiently studied. This work explores the addition of RMD to orange juice before pasteurization, using juice with and without pulp (2.5%) and different RMD concentrations: 0, 2.5, 5, and 7.5%. First, the impact of RMD on the physicochemical properties of pasteurized juice was studied. Due to its good solubility in water, RMD affected properties such as ºBrix, acidity, density, turbidity, rheology, and color, with more noticeable changes at higher concentrations. This demonstrated the feasibility of adding RMD at various concentrations to the juice. Next, the effect of RMD on bioactive compounds and their in vitro bioaccessibility was investigated. RMD protected compounds such as phenols, carotenoids, and vitamin C from thermal degradation, with greater protection at higher RMD levels. Samples with pulp had higher values of bioactive compounds and improved the antioxidant capacity of the juice. RMD increased the bioaccessibility of phenols and vitamin C, but decreased it for carotenoids and ascorbic acid. Pulp increased the bioaccessibility of ascorbic acid and vitamin C, but reduced it for phenols and carotenoids. The addition of RMD and pulp slightly decreased the bioaccessible antioxidant capacity of the juice, although the total amount of bioactive compounds available was higher in samples with pulp and RMD. Besides the prebiotic effect, RMD could have interesting applications in food technology. A sensory evaluation was conducted with expert panelists, and the physicochemical properties and aromatic profile of the samples were analyzed. RMD improved almost all sensory attributes, resulting in higher overall scores than samples without RMD. Adding RMD did not significantly alter the aromatic profile of the juice, while pulp increased compounds such as 1-terpinen-4-ol, octanal, nonanal, decanal, and ¿-pinene, and decreased limonene and ß-myrcene. RMD could improve the organoleptic acceptability of the juice. Finally, the stability of bioactive compounds and the antioxidant capacity of pasteurized juice with RMD during storage were evaluated. Determinations were made on days 0, 15, 45, 75, 105, and 170. Initially, RMD protected all bioactive compounds, especially phenols and carotenoids. Although adding pulp increased bioactive compounds, samples without pulp showed higher antioxidant capacity. However, over time, the protective effect of RMD was more pronounced in samples with pulp, suggesting an interaction between RMD and pulp. This illustrates the potential of RMD to better preserve healthy compounds in thermally treated foods. These studies collectively demonstrate the role of RMD in enhancing the health benefits and organoleptic acceptability of orange juice. By exploring the interactions between RMD, juice, and orange pulp, this work shows a promising path for innovation in the juice market. The strategic incorporation of prebiotics like RMD in food technology could set a new standard for the development of functional beverages. / Arilla Codoñer, E. (2024). Aplicación de maltodextrina resistente en zumo de naranja pasteurizado: análisis de propiedades fisicoquímicas, compuestos bioactivos, digestión in vitro e impacto sensorial [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207950 / Compendio

[ES] Las aleaciones biomédicas de alta entropía (Bio-HEA) con propiedades no tóxicas, sintetizadas mediante métodos de pulvimetalurgia, han recibido una atención limitada a pesar de su potencial para un rendimiento mecánico y biológico favorable. Este estudio tuvo como objetivo investigar sistemáticamente las características microestructurales, mecánicas, electroquímicas y de liberación de iones de distintas composiciones de aleaciones porosas organizadas en tres grupos. El grupo uno consta de cuatro aleaciones porosas de TNZT EB con distintas proporciones de Ti/Ta, mientras que el grupo dos consta de dos aleaciones porosas de TNZTM EB con diferentes proporciones de Ti/Mo. Por último, el grupo tres incluye dos aleaciones más densas de TNZT SPS con diferentes proporciones de Ti/Ta. En el análisis de la microestructura de las aleaciones TNZT EB, es evidente la presencia de fase (matriz) BCC semiequiaxial y micrométrica con un pequeño contenido de fase HCP. Propiedades mecánicas, que abarcan módulos elásticos (83-100 GPa), dureza (373-430 HVN), flexión máxima (225-476 MPa), resistencia a la tracción (120-256 MPa) y compresión (713-1410 MPa); además, la velocidad de corrosión electroquímica (4,5-9,6 ¿m año-1) y la liberación de iones (toxicidad, 0,04-1,1 ¿m año-1), se encuentran dentro de los límites aceptables para los biomateriales de implantes. Sorprendentemente, aumentar el contenido de Ti (y disminuir Ta) muestra ventajas en la mejora de la resistencia mecánica y reduce el módulo elástico. La microestructura del grupo dos, específicamente las aleaciones Ti20 EB TNZTM, exhibe fases (matriz) BCC semiequiaxiales y micrométricas con proporciones disminuidas de fases Zr FCC y HCP. Por el contrario, en Ti25 EB TNZTM, la microestructura comprende fases FCC (matriz) micrométricas y semiequiaxiales con cantidades reducidas de fases HCP y BCC. Es digno de mención subrayar el desafío de la débil homogeneidad que conduce a una heterogeneidad evidente en las aleaciones TNZTM EB. Las propiedades mecánicas, incluidos módulos elásticos (78-80 GPa), dureza (257-294 HVN), flexión máxima (186-210 MPa), resistencia a la tracción (121-144 MPa), compresión (661-774 MPa), corrosión electroquímica. (5-6,6 ¿m año-1) y la liberación de iones (toxicidad, 0,3-0,8 ¿m año-1) están también dentro de rangos aceptables para biomateriales de implantes. La reducción ventajosa del módulo elástico y la liberación de iones se logra disminuyendo el contenido de Ti (y aumentando el Mo), mientras que la mejora del fortalecimiento mecánico se facilita al aumentar el contenido de Ti (y disminuyendo el Mo). El grupo tres, aleaciones TNZT SPS, exhibe una microestructura con fases BCC (matriz) micrométricas y semiequiaxiales y un menor contenido de fases HCP y FCC. Los módulos elásticos (85-88 GPa), dureza (268-349 HVN), flexión máxima (225-476 MPa) y corrosión electroquímica (4,7-5,1 ¿m año-1) resultan ligeramente inferiores que en las aleaciones de polvos elementales. El aumento del contenido de Ti (y la disminución de Ta) muestran ventajas en cuanto a la reducción del módulo elástico y mejoran la dureza. El valor moderado del módulo elástico tiene beneficios potenciales para aliviar el efecto de apantallamiento de tensiones entre los implantes y el tejido orgánico. Sin embargo, en el caso del grupo uno (TNZT EB), la velocidad de corrosión mostró una tendencia ascendente, mientras que la liberación de iones metálicos disminuyó con el aumento del contenido de Ti. Por el contrario, para el grupo dos (TNZTM EB), tanto la velocidad de corrosión como la liberación de iones metálicos disminuyeron en respuesta al aumento del contenido de Ti. Dentro del grupo tres (TNZT SPS) hubo un aumento en la velocidad de corrosión a medida que aumentaba el contenido de Ti. Con base en lo anterior, las aleaciones porosas de TNZT EB con contenidos de Ti medios y altos (Ti30 EB y Ti35 EB) resultan los candidatos más prometedores para aplicaciones de implantes biomédicos. / [CA] Els aliatges biomèdics d'alta entropia (Bio-HEA) amb propietats no tòxiques, sintetitzats mitjançant mètodes de pulvimetal·lúrgia, han rebut una atenció limitada malgrat el seu potencial per a un rendiment mecànic i biològic favorable. Aquest estudi te com a objectiu investigar sistemàticament les característiques microestructurals, mecàniques, electroquímiques i d'alliberament d'ions de diferents composicions d'aliatges porosos organitzats en tres grups. El grup u consta de quatre aliatges porosos de TNZT EB amb diferents proporcions de Ti/Ta, mentre que el grup dos consta de dos aliatges porosos de TNZTM EB amb diferents proporcions de Ti/Mo. Finalment, el grup tres inclou dos aliatges més denses de TNZT SPS amb diferents proporcions de Ti/Ta. A l'anàlisi de la microestructura dels aliatges TNZT EB, és evident la presència de fase (matriu) BCC semiequiaxial i micromètrica amb un petit contingut de fase HCP. Propietats mecàniques, que abasten mòduls elàstics (83-100 GPa), duresa (373-430 HVN), flexió màxima (225-476 MPa), resistència a la tracció (120-256 MPa) i compressió (713-1410 MPa); a més, la velocitat de corrosió electroquímica (4.5-9.6 ¿m any-1) i l'alliberament d'ions (toxicitat, 0.04-1.1 ¿m any-1), es troben dins dels límits acceptables per als biomaterials d'implants. Sorprenentment, augmentar el contingut de Ti (i disminuir Ta) mostra avantatges en la millora de la resistència mecànica i redueix el mòdul elàstic. La microestructura del grup dos, específicament els aliatges Ti20 EB TNZTM, exhibeix fases (matriu) BCC semiequiaxials i micromètriques amb proporcions disminuïdes de fases Zr FCC i HCP. Per contra, a Ti25 EB TNZTM, la microestructura comprèn fases FCC (matriu) micromètriques i semiequiaxials amb quantitats reduïdes de fases HCP i BCC. És digne de menció subratllar el desafiament de la feble homogeneïtat que condueix a una heterogeneïtat química evident en els aliatges TNZTM EB. Les propietats mecàniques, inclosos mòduls elàstics (78-80 GPa), duresa (257-294 HVN), flexió màxima (186-210 MPa), resistència a la tracció (121-144 MPa), compressió (661-774 MPa), corrosió electroquímica. (5-6.6 ¿m any-1) i l'alliberament d'ions (toxicitat, 0,3-0,8 ¿m any-1) estan també dins de rangs acceptables per a biomaterials d'implants. La reducció avantatjosa del mòdul elàstic i l'alliberament d'ions s'aconsegueix disminuint el contingut de Ti (i augmentant el Mo), mentre que la millora de l'enfortiment mecànic es facilita en augmentar el contingut de Ti (i disminuint el Mo). El grup tres, aliatges TNZT SPS, exhibeix una microestructura amb fases BCC (matriu) micromètriques i semiequiaxials i un menor contingut de fases HCP i FCC. Els mòduls elàstics (85-88 GPa), duresa (268-349 HVN), flexió màxima (225-476 MPa) i corrosió electroquímica (4.7-5.1 ¿m any-1) resulten lleugerament inferiors que en els aliatges de pols elementals. L'augment del contingut de Ti (i la disminució de Ta) mostren avantatges quant a la reducció del mòdul elàstic i milloren la duresa. El valor moderat del mòdul elàstic té beneficis potencials per alleujar l'efecte d'apantallament de tensions entre els implants i el teixit orgànic. Tot i això, en el cas del grup u (TNZT EB), la velocitat de corrosió va mostrar una tendència ascendent, mentre que l'alliberament d'ions metàl·lics va disminuir amb l'augment del contingut de Ti. Per contra, per al grup dos (TNZTM EB), tant la velocitat de corrosió com l'alliberament d'ions metàl·lics van disminuir en resposta a l'augment del contingut de Ti. Dins el grup tres (TNZT SPS) hi va haver un augment en la velocitat de corrosió a mesura que augmentava el contingut de Ti. Amb base a això, els aliatges porosos de TNZT EB amb continguts de Ti mitjans i alts (Ti30 EB i Ti35 EB) resulten els candidats més prometedors per a aplicacions d'implants biomèdics. / [EN] Biomedical high entropy alloys (Bio-HEAs) with non-toxic properties, synthesized through powder metallurgy methods, have received limited attention despite their potential for favorable mechanical and biological performance. This study aimed to systematically investigate the microstructural, mechanical, electrochemical, and ion release features of distinct porous alloy compositions organized into three groups. Group one consisted of four porous TNZT EB alloys with varied Ti/Ta ratios, while group two comprised two porous TNZTM EB alloys with different Ti/Mo ratios. Lastly, group three included two porous TNZT SPS alloys with varying Ti/Ta ratios. In the microstructure analysis of TNZT EB alloys, the presence of semi-equiaxed and micrometric BCC phases (matrix) with lower HCP phase content was evident. Mechanical properties, encompassing elastic moduli (83-100 GPa), hardness (373-430 HVN), ultimate bending (225-476 MPa), tensile (120-256 MPa) strength, and compression (713-1410 MPa), in addition to electrochemical corrosion (4.5-9.6 ¿m year-1) and ion release (toxicity, 0.04-1.1 ¿m year-1), fell within acceptable limits for implant biomaterials. Remarkably, augmenting the Ti content (and decreasing Ta) exhibited advantages in improving mechanical strength and reducing the elastic modulus. The microstructure of group two, specifically the Ti20 EB TNZTM alloys, exhibited semi-equiaxed and micrometric BCC phases (matrix) with diminished proportions of FCC and HCP phases. Conversely, in Ti25 EB TNZTM, the microstructure comprised semi-equiaxed and micrometric FCC-phases (matrix) with reduced quantities of HCP and BCC phases. It is noteworthy to underscore the challenge of weak homogeneity leading to evident heterogeneity in TNZTM EB alloys. The mechanical properties, including elastic moduli (78-80 GPa), hardness (257-294 HVN), ultimate bending (186-210 MPa), tensile (121-144 MPa) strength, compression (661-774 MPa), electrochemical corrosion (5-6.6 ¿m year-1), and ion release (toxicity, 0.3-0.8 ¿m year-1), fell within acceptable ranges for implant biomaterials. The advantageous reduction of elastic modulus and ion releases was achieved by decreasing the Ti content (and increasing Mo), whereas enhancing mechanical strengthening was facilitated by increasing the Ti content (and decreasing Mo). Group three, TNZT SPS alloys, exhibited a microstructure with semi-equiaxed and micrometric BCC-phases (matrix) and lower HCP and FCC phase content. The elastic moduli (85-88 GPa), hardness (268-349 HVN), and ultimate bending (225-476 MPa), and electrochemical corrosion (4.7-5.1 ¿m year-1). Increasing Ti content (and decreasing Ta) were advantageous for reducing the elastic modulus and improving hardness. The moderate elastic modulus value holds potential benefits in alleviating the mechanical incongruence between the implant and organic tissue. Nevertheless, in the case of group one (TNZT EB), the corrosion rate exhibited an upward trend, while the metallic ion release declined with increasing Ti content. In contrast, for group two (TNZTM EB), both the corrosion rate and metallic ion release diminished in response to escalating Ti content. Within group three (TNZT SPS) there was increase in the corrosion rate as the Ti content escalated. Based on the above, porous TNZT EB alloys with medium and highest Ti contents (Ti30 EB and Ti35 EB) emerged as promising candidates for biomedical implant applications / Kamel Mohammad Al-Hawajreh, G. (2024). Performance Effect of the Content of Alloying Elements in the Development of High Entropy Alloys of the Ti-Nb-Zr-Ta-Mo Family for Biomedical Applications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/208235

[ES] Esta tesis documenta el desarrollo de un proyecto industrial desde sus inicios, abarcando desde la investigación de usuario hasta la puesta en marcha de una empresa y la fabricación de un producto novedoso. El proyecto se ha centrado en el sector de la danza clásica, un área tradicional y con escasa innovación, con el objetivo de introducir en el mercado unas zapatillas de punta vanguardistas, que resolvieran los problemas reales de las bailarinas. A lo largo del desarrollo, se han aplicado las metodologías Design Thinking y Lean Startup, las cuales han permitido conocer en profundidad las necesidades de los distintos perfiles de bailarina e iterar rápidamente sobre el diseño de las zapatillas a través de testeos continuos con usuarias finales. Previamente al diseño, se realizó un exhaustivo estudio de patentes para asegurar que el diseño final fuera registrable, ya que uno de los objetivos principales era proteger legalmente la innovación. El resultado, unas puntas de ballet con estructura interna polímerica y almas intercambiables, demuestra la viabilidad de crear un producto innovador de manera ágil y con recursos limitados. Las zapatillas desarrolladas han sido diseñadas específicamente para mejorar la durabilidad, adaptabilidad y comodidad, factores identificados como cruciales en la investigación de usuario. A través del uso de polímeros y técnicas de fabricación avanzadas, como la impresión 3D, se ha obtenido una zapatilla con una durabilidad significativamente superior a la de los modelos tradicionales. El proceso no ha estado exento de desafíos, como las limitaciones impuestas por la necesidad de patentamiento y los tiempos prolongados de fabricación inherentes a los productos físicos. Sin embargo, la implementación del concepto de Producto Mínimo Viable (PMV) ha permitido realizar ajustes basados en la retroalimentación del mercado, reduciendo riesgos y optimizando el diseño final. A pesar de que las barreras económicas y logísticas han llevado a la decisión de no continuar con la comercialización del producto, la investigación abre nuevas líneas de trabajo, especialmente en la personalización de componentes mediante tecnologías emergentes. Esta tesis no solo valida la aplicación de metodologías ágiles en el desarrollo de productos físicos, sino que también destaca la importancia de evolucionar en ámbitos tradicionales como el de la danza clásica. Aunque la innovación es necesaria, este sector avanza con lentitud, y persisten defensores de enfoques tradicionales tanto en la educación como en las herramientas. Será necesario un tiempo para que las nuevas generaciones, más receptivas al cambio, impulsen una transformación progresiva / [CA] Aquesta tesi documenta el desenvolupament d'un projecte industrial des dels seus inicis, abastant des de la investigació d'usuari fins a la posada en marxa d'una empresa i la fabricació d'un producte nou. El projecte s'ha centrat en el sector de la dansa clàssica, una àrea tradicional i amb escassa innovació, amb l'objectiu d'introduir en el mercat unes sabatilles de punta avantguardistes, que resolgueren els problemes reals de les ballarines. Al llarg del desenrotllament, s'han aplicat les metodologies Design Thinking i Lean Startup, les quals han permés conéixer en profunditat les necessitats dels diferents perfils de ballarina i iterar ràpidament sobre el disseny de les sabatilles a través de testeigs continus amb usuàries finals. Prèviament al disseny, es va realitzar un exhaustiu estudi de patents per a assegurar que el disseny final fora enregistrable, ja que un dels objectius principals era protegir legalment la innovació. El resultat, unes puntes de ballet amb amb estructura interna polimèrica i plantilles intercanviables, demostra la viabilitat de crear un producte innovador de manera àgil i amb recursos limitats. Les sabatilles desenvolupades han sigut dissenyades específicament per a millorar la durabilitat, adaptabilitat i comoditat, factors identificats com a crucials en la investigació d'usuari. A través de l'ús de polímers i tècniques de fabricació avançades, com la impressió 3D, s'ha obtingut una sabatilla amb una durabilitat significativament superior a la dels models tradicionals. El procés no ha estat exempt de desafiaments, com les limitacions imposades per la necessitat de patentatge i els temps prolongats de fabricació inherents als productes físics. No obstant això, la implementació del concepte de Producte Mínim Viable (PMV) ha permés realitzar ajustos basats en la retroalimentació del mercat, reduint riscos i optimitzant el disseny final. A pesar que les barreres econòmiques i logístiques han portat a la decisió de no continuar amb la comercialització del producte, la investigació obri noves línies de treball, especialment en la personalització de components mitjançant tecnologies emergents. Aquesta tesi no sols valida l'aplicació de metodologies innovadores en el desenvolupament de productes físics, sinó que també destaca la importància d'evolucionar en àmbits tradicionals com el de la dansa clàssica. Encara que la innovació és necessària, aquest sector avança amb lentitud, i persisteixen defensors d'enfocaments tradicionals tant en l'educació com en les eines. Serà necessari un temps perquè les noves generacions, més receptives al canvi, impulsen una transformació progressiva. / [EN] This thesis documents the development of an industrial project from its inception, encompassing user research, the establishment of a company, and the manufacture of a novel product. The project has focused on the classical dance sector, a traditional area with limited innovation, with the aim of introducing avant-garde pointe shoes to the market that address the real issues faced by dancers. Throughout the development, the methodologies of Design Thinking and Lean Startup were applied, which allowed for an in-depth understanding of the needs of various dancer profiles and facilitated rapid iteration on the shoe design through continuous testing with end users. Prior to the design phase, an exhaustive patent study was conducted to ensure that the final design would be registrable, as one of the primary objectives was to legally protect the innovation. The result, a pair of ballet pointe shoes with a polymeric internal structure and interchangeable shanks, demonstrates the feasibility of creating an innovative product in an agile manner with limited resources. The developed shoes were specifically designed to improve durability, adaptability, and comfort¿factors identified as crucial in user research. Through the use of polymers and advanced manufacturing techniques, such as 3D printing, a shoe with significantly greater durability than traditional models was achieved. The process was not without challenges, such as the limitations imposed by the need for patenting and the prolonged manufacturing times inherent to physical products. However, the implementation of the Minimum Viable Product (MVP) concept allowed for adjustments based on market feedback, thereby reducing risks and optimising the final design. Despite the economic and logistical barriers that led to the decision not to proceed with the commercialisation of the product, the research opens new avenues of work, particularly in the personalisation of components through emerging technologies. This thesis not only validates the application of innovative methodologies in the development of physical products but also underscores the importance of evolving within traditional fields such as classical dance. Although innovation is necessary, this sector progresses slowly, and there are still staunch advocates of traditional approaches in both education and tools. It will take time for the new generations, more receptive to change, to drive a progressive transformation. / García De Val, S. (2024). Desarrollo de unas puntas de ballet mediante la aplicación de las metodologías Design Thinking y Lean Startup [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/214335

[ES] La presente tesis doctoral titulada "Development of rapid detection tests for SARS-CoV-2 and other pathogens based on materials with molecular gates" se centra en el desarrollo de materiales avanzados de detección, diseñados para la identificación rápida de patógenos como SARS-CoV-2, Xylella fastidiosa y Mycobacterium tuberculosis. Para lograr este objetivo general, la investigación se estructura en cuatro metas específicas, las cuales se desarrollan a lo largo de los capítulos de esta tesis. En el primer capítulo, se presenta el desarrollo de un sistema de detección basado en el soporte de alúmina anódica nanoporosa (NAA) combinado con puertas moleculares de ADN complementario para la detección del ADN genómico de Xylella fastidiosa. Este sistema aprovecha estas hebras como agente de bloqueo de los poros de la NAA, lo que permite una detección específica de este patógeno de gran relevancia en ecología y agricultura. En el segundo capítulo se explora la creación de un sistema basado en materiales de alúmina con anticuerpos como puertas moleculares para la detección de Mycobacterium tuberculosis, el patógeno responsable de la tuberculosis. Este dispositivo busca brindar una detección específica mediante la implementación de anticuerpos que actúan como agentes de bloqueo de los poros a la vez que elemento reconocedor en el sistema. El tercer capítulo, aborda el diseño, síntesis y evaluación de los sistemas de NAA funcionalizados con aptámeros para la detección temprana de SARS-CoV-2. El proyecto de investigación se enfoca en obtener una alta sensibilidad y selectividad para identificar el virus, dado su impacto en la salud pública y la importancia de su detección temprana para controlar la propagación del COVID-19. Por último, el cuarto capítulo se desarrolló un novedoso sistema de detección para material genético de SARS-CoV-2, combinando el sistema CRISPR-Cas con el soporte de NAA funcionalizado con ADN de cadena simple. Esta metodología integró la especificidad de CRISPR-Cas con la amplificación de señal de los materiales de NAA, logrando detectar secuencias de oligonucleótidos específicos con alta precisión. Todos los capítulos profundizan en la síntesis y caracterización de estos materiales con puertas moleculares, que se han diseñado para detectar biomoléculas de diferente naturaleza como pueden ser proteínas o secuencias específicas de ADN. Además, se estudian las dinámicas de liberación del indicador encapsulado en los poros en presencia de sus respectivos analitos e interferentes, lo cual es crucial para evaluar la eficiencia y viabilidad práctica de los materiales en aplicaciones reales. Los estudios demuestran cómo la interacción entre el analito y la puerta molecular desplaza a esta última dando lugar a la liberación controlada del colorante, funcionando como una señal medible que confirma la presencia del patógeno. Estos avances en el diseño de sistemas de detección con puertas moleculares representan un importante progreso en los campos de reconocimiento y diagnóstico, ofreciendo métodos rápidos, altamente sensibles, selectivos y adaptables a la detección de un amplio rango de patógenos de importancia en la actualidad. / [CA] La present tesi doctoral titulada "Development of rapid detection tests for SARS-CoV-2 and other pathogens based on materials with molecular gates" se centra en el desenvolupament de materials avançats de detecció, dissenyats per a la identificació ràpida de patògens com SARS-CoV-2, Xylella fastidiosa i Mycobacterium tuberculosis. Per a assolir aquest objectiu general, la investigació s'estructura en quatre metes específiques, les quals es desenvolupen al llarg dels capítols d'aquesta tesi. En el primer capítol, es presenta el desenvolupament d'un sistema de detecció basat en el suport d'alúmina anòdica nanoporosa (NAA) combinat amb portes moleculars d'ADN complementari per a la detecció de l'ADN genòmic de Xylella fastidiosa. Aquest sistema aprofita aquestes cadenes com a agent de bloqueig dels porus de la NAA, la qual cosa permet una detecció específica d'aquest patogen de gran rellevància en ecologia i agricultura. En el segon capítol s'explora la creació d'un sistema basat en materials d'alúmina amb anticossos com a portes moleculars per a la detecció de Mycobacterium tuberculosis, el patogen responsable de la tuberculosi. Aquest dispositiu busca proporcionar una detecció específica mitjançant la implementació d'anticossos que actuen com a agents de bloqueig i reconeixement en el sistema. El tercer capítol aborda el disseny, síntesi i avaluació dels sistemes de NAA funcionalitzats amb aptàmers per a la detecció primerenca de SARS-CoV-2. El projecte de recerca se centra en obtindre una alta sensibilitat i selectivitat per a identificar el virus, donat el seu impacte en la salut pública i la importància de la seua detecció primerenca per a controlar la propagació de la COVID-19. Finalment, el quart capítol desenvolupa un innovador sistema de detecció per a material genètic de SARS-CoV-2, combinant el sistema CRISPR-Cas amb el suport de NAA funcionalitzat amb ADN de cadena simple. Aquesta metodologia integra l'especificitat de CRISPR-Cas amb l'amplificació de senyal dels materials de NAA, aconseguint detectar seqüències específiques d'oligonucleòtids amb alta precisió. Tots els capítols profunditzen en la síntesi i caracterització d'aquests materials amb portes moleculars, que s'han dissenyat per a detectar diferents tipus d'analits, des de cèl·lules i proteïnes fins a seqüències específiques d'ADN. A més, s'estudien les dinàmiques d'alliberament de l'indicador encapsulat en els porus en presència dels seus respectius analits, la qual cosa és crucial per a avaluar l'eficiència i viabilitat pràctica dels materials en aplicacions reals. Els estudis demostren com la interacció entre l'analit i la porta molecular desplaça aquesta última, donant lloc a l'alliberament controlat del colorant i funcionant com un senyal mesurable que confirma la presència del patogen. Aquests avanços en el disseny de sistemes de detecció amb portes moleculars representen un important progrés en els camps del reconeixement i diagnòstic, oferint mètodes ràpids, altament sensibles, selectius i adaptables per a la detecció d'un ampli rang de patògens d'importància actual. / [EN] This doctoral thesis, titled "Development of rapid detection tests for SARS-CoV-2 and other pathogens based on materials with molecular gates," focuses on the development of advanced detection materials, designed for the rapid identification of pathogens such as SARS-CoV-2, Xylella fastidiosa, and Mycobacterium tuberculosis. To achieve this aim, the research is structured into four specific goals, which are developed throughout the chapters of this thesis. The first chapter presents the development of a detection system based on nanoporous anodic alumina (NAA) combined with complementary DNA molecular gates to detect the genomic DNA of Xylella fastidiosa. This system leverages these DNA strands as pore-blocking agents in the NAA, allowing a specific detection of this pathogen, which is highly relevant in ecology and agriculture. The second chapter explores the development of a system based on alumina materials with antibodies as molecular gates to recognize Mycobacterium tuberculosis, the pathogen responsible for tuberculosis. This device aims to provide specific detection by implementing antibodies that act as blocking and recognition agents in the system. The third chapter addresses the design, synthesis, and evaluation of NAA systems functionalized with aptamers for the early detection of SARS-CoV-2. This research project focuses on achieving high sensitivity and selectivity to identify the virus, given its impact on public health and the importance of early detection to control the spread of COVID-19. Finally, the fourth chapter develops an innovative detection system for SARS-CoV-2 genetic material, combining the CRISPR-Cas system with an NAA support functionalized with single-stranded DNA. This methodology integrates the specificity of CRISPR-Cas with the signal amplification of NAA materials, achieving highly precise detection of specific oligonucleotide sequences. All chapters explore the synthesis and characterization of these gated materials, designed to detect analytes from different nature, from proteins to specific DNA sequences. In addition, the dynamics of the encapsulated indicator release within the pores are studied in the presence of their respective analytes, which is crucial for evaluating the efficiency and practical feasibility of these materials in real-world applications. The studies demonstrate how the interaction between the analyte and the molecular gate displaces the latter, resulting in the controlled release of the dye, acting as a measurable signal that confirms the presence of the pathogen. These advances in the design of detection systems with molecular gates represent a significant step forward in the fields of recognition and diagnostics, offering rapid, highly sensitive, selective, and adaptable methods for detecting a wide range of pathogens of current importance. / This research was supported by MCIN/AEI projects PID2021-126304OB-C41 and PID2020-113256RA-I00 funded by MCIN/AEI and by European Regional Development Fund - A way of doing Europe. Also, it is supported by project PDC2022-133576-C21 funded by MCIN/AEI and by European Union Next GenerationEU/ PRTR. Also, this study forms part of the Advanced Materials programme (MFA/2022/049) and was supported by MCIN with funding from European Union NextGenerationEU (PRTR-C17.I1) and by Generalitat Valenciana. This work was supported by the European Research Council (ERC) via Advanced Grant (101052997, EDISON). The project leading to this application has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No 899708. This study was also supported by Generalitat Valenciana (CIPROM/2021/007). The work was also supported by Agència Valenciana de la Innovació (INNVA2-2021-2) and is susceptible to be co-founded by European Union. Part of the equipment used to develop this work was supported by Generalitat Valenciana (IDIFEDER/2021/044) and is susceptible to be co-founded through the Operational Programme of the European Regional Development Fund. I.C. thanks to Instituto de Salud Carlos III her postdoctoral fellowship (IFI21/0008). BioRender.com was used for the elaboration of some of the figures. The authors want to thank the Electron Microscopy Service at the UPV for support. This research was supported by CIBER - Consorcio Centro de Investigación Biomédica en Red- (CB06/01/2012), Instituto de Salud Carlos III, Ministerio de Ciencia e Innovación. / Caballos Gómez, MI. (2025). Development of Rapid Detection Tests for SARS-CoV-2 and other Pathogens based on Materials with Molecular Gates [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/214458

[ES] Resumen La selección genética en líneas paternales de conejos se ha buscado durante mucho tiempo para mejorar el rendimiento del crecimiento. Sin embargo, diversos estudios han demostrado que esta estrategia puede afectar negativamente a caracteristicas relacionadas con el fitness animal, como la reproducción y la salud. La hipótesis central de esta tesis fue que las nuevas líneas obtenidas mediante la selección de animales de élite y la introducción de genética robusta pueden sostener la producción salvaguardando la salud y las funciones reproductivas. Se realizaron tres experimentos consecutivos para probar nuestra hipótesis utilizando un total de 319 conejas y 387 conejos destetados. Los animales pertenecían a tres líneas genéticas diferentes: R, RF y RFLP. La línea R es una línea paternal seleccionada por su ganancia diaria promedio durante el período de crecimiento durante 37 generaciones. La línea RF se fundó seleccionando animales de élite de la línea R (ganancia media diaria > 60 g/d) criados selectivamente para crear la línea RF. Finalmente, se incorporó genética de una línea maternal (LP) longeva mediante retrocruzamiento para mejorar la robustez general y la resistencia a enfermedades de la línea RF, lo que dio como resultado la línea RFLP. Se recolectaron datos productivos, reproductivos e inmunológicos de las hembras desde la primera inseminación artificial hasta el tercer parto y de los gazapos desde el nacimiento hasta el sacrificio. Los resultados sugirieron que la refundación con animales de élite, como se ve en la línea RF, mejoró los rasgos reproductivos inicialmente (fertilidad, crecimiento y supervivencia de la camada durante el primer ciclo), pero condujo al desgaste corporal y redujo la fertilidad en ciclos posteriores. Sin embargo, la introducción de genética resiliente a través del retrocruzamiento, como se ve en la línea RFLP, mejoró la asignación de recursos, aseguró una mejor adaptación a los cambios fisiológicos y mejoró el éxito reproductivo (mayor fertilidad, producción de leche, rendimiento de la camada y supervivencia tanto de las hembras como de la camada). Los ensayos de crecimiento y digestibilidad que compararon las tres líneas genéticas durante el período de crecimiento mostraron que, si bien se observaron ligeros cambios en la utilización de nutrientes y el crecimiento, el rendimiento general permaneció similar entre las diferentes líneas. Los datos inmunológicos sugirieron que: i. la selección de animales de élite mejoró el estado inmunológico tanto de las hembras como de sus camadas al destete (mayores linfocitos totales y CD4+) y ii. la introducción adicional de genética robusta pareció influir en las estrategias de asignación de recursos, lo que resultó en distintas respuestas inmunes durante el parto y destete (mayor proporción de CD4+ a CD8+ en las conejas). Por otro lado, las correlaciones positivas observadas entre poblaciones de leucocitos específicas en conejas y las poblaciones correspondientes en sus crías podrían indicar posibles contribuciones maternas a la inmunidad innata y adaptativa de los gazapos. Además, la línea RFLP mostró consistentemente tasas de mortalidad y un índice de riesgo sanitario (SRI) más bajos, lo que enfatiza los beneficios potenciales de incorporar genética robusta para mejorar los rasgos de salud en los conejos en crecimiento. Los resultados obtenidos en la presente tesis sugieren que la estrategia de cruce entre una línea de rápido crecimiento y una línea robusta podría contribuir a refinar las líneas genéticas existentes sin sacrificar el potencial de crecimiento. / [CA] Resum La selecció genètica en línies paternes de conill s'ha perseguit durant molt de temps per millorar el rendiment del creixement. No obstant això, diversos estudis han demostrat que aquesta estratègia pot afectar negativament els trets relacionats amb el fitness animal, com ara la reproducció i la salut. La hipòtesi central d'aquesta tesi era que les noves línies obtingudes mitjançant la selecció d'animals d'elit i la introducció de genètica robusta podrien ser capaços de mantenir la producció alhora que salvaguarden la salut i les funcions reproductives. Es van realitzar tres experiments consecutius per provar la nostra hipòtesi amb un total de 319 femelles i 387 conills deslletats. Els animals pertanyien a tres línies genètiques diferents: R, RF i RFLP. La línia R és una línia paterna seleccionada per obtenir un guany mitjà diari durant el període de creixement durant 37 generacions. La línia RF es va fundar seleccionant animals d'elit de la línia R (guany mitjà diari > 60 g/d) criats selectivament per crear la línia RF. Finalment, es va incorporar la genètica d'una línia materna de llarga vida (LP) mitjançant el retrocreuament per millorar la robustesa general i la resistència a les malalties de la línia RF, donant lloc a la línia RFLP. Es van recollir dades productives, reproductives i immunològiques de les femelles des de la primera inseminació artificial fins al tercer part i dels llorigons des del naixement fins a la matança. Els resultats van suggerir que la refundació amb animals d'elit, tal com es veu a la línia RF, va millorar inicialment els trets reproductius (fertilitat i creixement de la brossa i supervivència durant el primer cicle), però va provocar un desgast corporal i va reduir la fertilitat en cicles posteriors. No obstant això, la introducció de genètica resilient mitjançant el retrocreuament, tal com es veu a la línia RFLP, va millorar l'assignació de recursos, assegurant una millor adaptació als canvis fisiològics i un èxit reproductiu millorat (més fertilitat, rendiment de llet, rendiment de la llorigada i supervivència tant femelles com de la llorigada). Els assaigs de creixement i digestibilitat que van comparar les tres línies genètiques durant el període de creixement van demostrar que, tot i que es van observar lleugers canvis en la utilització i el creixement dels nutrients, el rendiment general es va mantenir similar entre les diferents línies. Les dades immunològiques suggereixen que: i. la selecció d'animals d'elit va millorar l'estat immunològic tant de les femelles com de les seves camades al deslletament (limfòcits CD4+ i totals més alts) ii. la introducció addicional de genètica robusta semblava influir en les estratègies d'assignació de recursos, donant lloc a diferents respostes immunes durant el part i deslletament (índex CD4+ a CD8+ més elevat en les femelles). A més, les correlacions positives observades entre poblacions específiques de leucòcits en conills femelles i les poblacions corresponents de la seva descendència podrien indicar contribucions maternes potencials a la immunitat innata i adaptativa dels llorigons. A més, la línia RFLP va mostrar constantment taxes de mortalitat i índex de risc sanitari més baixes, posant èmfasi en els beneficis potencials d'incorporar una genètica robusta per millorar els trets de salut dels conills en creixement. Els resultats obtinguts en la present tesi suggereixen que la l'estratègia de retrocreuament entre una línia de ràpid creixement i una línia robusta podria contribuir a refinar les línies genètiques existents sense sacrificar el potencial de creixement. / [EN] Abstract Genetic selection in rabbit paternal lines has long been pursued to enhance growth performance. However, various studies have demonstrated that this strategy may adversely affect traits related to animal fitness, such as reproductive and health related traits. The central hypothesis of this thesis was that new lines obtained by the selection of elite animals and the introduction of robust genetics may be able to sustain production while safeguarding health and reproductive functions. Three consecutive experiments were conducted to test our hypothesis using a total of 319 female rabbits and 387 weaned rabbits. The animals belonged to three different genetic lines: R, RF, and RFLP. The R line is a paternal line selected for average daily gain during the growing period for 37 generations. The RF line was founded by selecting elite animals from the R line (average daily gain > 60g/d) selectively bred to create the RF line. Finally, genetics from a long-living maternal line (LP) was incorporated through backcrossing to enhance the RF line's general robustness and disease resistance, resulting in the RFLP line. Productive, reproductive and immunological data were collected from females from the first artificial insemination to the third parturition and from kits from birth to slaughter. Results suggested that re-founding with elite animals, as seen in the RF line, improved reproductive traits initially (fertility and litter growth and survival during the first cycle) but led to body wear-out and reduced fertility in subsequent cycles. However, introducing resilient genetics through backcrossing, as seen in the RFLP line, improved resource allocation, ensuring better adaptation to physiological changes and enhanced reproductive success (higher fertility, milk yield, litter survival and growth, as well as female lifespan). Growth and digestibility trials comparing the three genetic lines during the growing period showed that while slight changes were observed in nutrient utilisation and growth, overall performance remained similar among different lines. Immunological data suggested that: i. the selection of elite animals improved the immune status of both females and their litters at weaning (higher total and CD4+ lymphocytes) and ii. the additional introduction of robust genetics seemed to influence resource allocation strategies, resulting in distinct immune responses during parturition and weaning (higher CD4+ to CD8+ ratio in females). Furthermore, the positive correlations observed between specific leukocyte populations in female rabbits and corresponding populations in their offspring might indicate potential maternal contributions to the innate and adaptive immunity of the kits. Moreover, the RFLP line consistently exhibited lower mortality rates and sanitary risk index (SRI), emphasising the potential benefits of incorporating robust genetics for improved health traits in growing rabbits. Results obtained in the present thesis suggest that the crossbreed strategy between a fast growing and a robust line could contribute to refining existing genetic lines without sacrificing growth potential. / This research was funded by grants from the Universidad Cardenal Herrera-CEU (INDI 22/11), the Ministry of Science, Innovation and Universities of the Government of Spain (AGL2017-85162-C2-1-R; PID2020-117897RB-I00), and the General Direction of Science and Research of the Generalitat Valenciana (AICO/2012/256; Prometeo CIPROM-2021-053). The grants for Catarina Peixoto Gonçalves, Elena Moreno Grúa and Carmen Martínez Seijas are gratefully acknowledged (GRISOLIAP/2019/149; from the Spanish Ministry of Education, Culture and Sport FPU17/02708 and Universidad CEU Cardenal Herrera respectively). The authors would also like to thank Juan Carlos Moreno Pardo for his technical support throughout the trial. / Peixoto Gonçalves, CA. (2024). Optimising robustness in rabbit paternal lines considering resource allocation and immune status [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/213208